宝应泵站是南水北调东线工程的源头工程之一,年运行在5000小时以上,运行时间长。如何根据宝应泵站的特点,提高泵站水泵装置的效率,是宝应泵站设计中一项极其重要的工作。 在宝应泵站主泵设备由无锡水泵厂与日本日立公司共同中标后,日立公司提出了与水泵相配的进、出水流道型式。对于低扬程泵站,进、出水流道水力设计对水泵装置性能的影响更为突出。本着对工程高度负责的态度,江苏省南水北调三阳河潼河宝应站工程建设局委托扬州大学对宝应泵站进、出水流道进行了优化水力设计和对比模型试验。 水泵装置的研究方法主要有整体模型试验方法和分解模型试验方法。考虑到常用的水泵装置整体模型试验方法主要是为了获得水泵装置的整体性能指标,不便对水泵装置各部分性能分别进行测试和研究改进,本文采用了分解模型试验的方法对宝应泵站进、出水流道分别进行研究。由于泵装置是由泵段和进、出水流道组合而成的整体,泵装置效率应是反映泵效率与相应的流道效率的综合指标,水力性能优良的泵装置应由水力性能优异的水泵和设计合理、流态优良的进、出水流道组成。分解模型试验方法可分别地获取水泵装置各组成部分的性能,有利于泵装置各部分水力性能的比较和优化,进而使得水泵装置性能达到最优。 本文采用了三维紊流数值计算方法模拟宝应泵站进、出水流道内的流动,即采用由连续性方程、雷诺应力平均Navier-Stokes方程、紊动能k方程和紊动能耗散ε方程等组成的控制方程组模拟流道内部的流动。流道计算区域的离散选用块结构化网格,控制方程组的离散选用控制体积法,离散后的控制方程组求解选用SIMPLE算法,变量的布置采用交错网格系统。 在完成泵站进、出水流道三维正命题求解的基础上,本文对宝应泵站进、出水流道分别进行了优化水力设计。流道优化设计的基本思路是:给出一系列不同的流道边界,完成一系列相应的正命题计算,用一系列的正命题的解来尽可能地逼近最优解。根据进、出水流道在泵站中的不同作用,本文对它们提出了各自的