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摘要：泵站前池由于连接着引渠与水泵进出口，它是泵站建筑物的十分重要组成部分，与泵站引水明渠水流态息息相关。本文针对泵站前池内的流动特点，在分析不同湍流模型，并与试验结果比较的基础上，确定以Realizablek-ε模型作为预测前池漩涡产生与发展及其相应涡量分布的手段，通过多组数值参数，确定了导流墩消涡、确保水流平稳最合理的布置方案。
关键词：导流墩;布置形式;对泵站;前池流态;影响
中图分类号：TV135
文献标识码：A
引言
泵站前池连接着引渠与水泵进出口，它是泵站建筑物的十分重要组成构建，然而，本工程泵站前池往往有漩涡、回流，这极易诱一、二、三、四、五、六、七、八发机组异常振动，降低一、二、三、四、五、六、七、八水泵效率。所以，对泵站流道，特别是对泵站前池流态合理设置导流墩，不仅对提高泵站进口处的流态着非凡的意义，而且对泵站的高效运行至关重要.本文针对泵站前池内的流动特点，在分析不同湍流模型，并与试验结果比较的基础上，确定以Realizablek-ε模型作为预测前池漩涡产生与发展及其相应涡量分布的手段，通过多组数值参数，确定了导流墩消涡、确保水流平稳最合理的布置方案。
1工程项目简介
某泵站，有一、二、三、四、五、六、七、八水泵机，其中有两台是备用机.泵站总设计流量每秒85m3，单泵设计流量为15m3/S，泵站进水池最低水位、最高水位设计水位为、停机水位分别为9.5m、11m、10.5m、9.3m.泵站已经建成的引水明渠、进水前池及进水流道的布置如下：该泵站进水前池上游38m处的引水明渠存在一段范围很广的弯道，导致引水明渠出口左右两侧存在着较大的速度差，水流动力轴线也存在着空间的差异，这使得泵站前池出现了漩涡，致使水泵机组的振动不合理.为了消除旋涡，需要进行导流墩方案优化设计，提出导流墩消涡最佳布置方案正待解决。原方案是设置2个底宽720Cm、高195cm的导流墩在渡槽的两个桥墩的上游。
2模拟分析
2.1改良策略以前模拟分析
为了研究改良策略以前泵站前池流态，通过对泵站前池流态稳定较有利的工况，即采用大流量及机组集中二、三、四、五、六、七号水泵，在平面图10.84H截面局部放大图中能够很容易看到，二号和三号水泵之前的前池内处理下2个较大的漩涡，对引发水泵机组的异常振动，所以，需要想办法消除漩涡。
策略一：
（a）布置形式
策略一拆除引水明渠出口渡槽前原有的2个三角墩，然后将一个等腰直角三角形墩（底宽640cm）设置在引水明渠出口渐变段的进口处，渡槽后的前池进口设置两排等腰直角三角墩，第一排分别设置底宽720cm、高850cm，2个底宽640cm，高850cm的3个等腰直角三角墩，第二排分别设置2个底宽500cm、高850Cm等腰直角三角墩，对墩顶高程设置850cm，是基于低水位工况对水流的干扰太大的考虑。
（b）数值模拟结果分析
开启二、三、四、五、六、七號水泵，当水流在最高水位时，明渠出口水流在6个导流三角墩的作用下，已比改良策略以前均匀和顺畅地进入进水前池，但在四号和五号机组流道位置前区域，呈现出水流进入进水池的流速不一致现象以及有较大的流动不顺畅区域，因此，策略1无法完全到达泵站前进口池内无旋涡、水流顺畅、流道分布均匀的要求。因此，必须采取措施消除四、五号水泵旋涡，并使、水流顺畅、流道分布均匀。
策略二：
（a）布置形式
策略二是在改良策略前的前提下，在引水明渠出口渡槽后的前池进口设置4个等腰直角三角形墩并放置一排，右侧两个直角三角形墩为底宽720cm，高程为925cm，左侧同样设置两个直角三角形墩，一个底宽为560cm、高程为925cm，另一个为640cm，高程为925cm。
（b）数值模拟结果分析
对设计水位10.5m下，策略二开一、二、三、四、五、六号机组流态进行数值模拟计算研究，泵站采用机组集中归边开启的方式（开一、二、三、四、五、六号机或开三、四、五、六、七、八号机），泵站进水前池的流态比中间集中开启的方式（开二、三、四、五、六、七号）差，尤其是在0.57截面，由于七号、八号机组关闭，水流行进至七号、八号流道进口前以一定的横向流速进入二号、三号、四号流道，受绕流流态的影响，在五号、六号流道前，水流较为不顺畅、流道较为分布不均匀，仍然不完全达到规范要求，还需要想办法进一步整流。
策略三：
（a）布置形式
策略三是在策略二基础上研究出的，即依旧沿用策略二引水明渠出口槽前的2个等腰直角三角墩，在渡槽中心线后llm处靠右侧设三角形墩，该三角形墩尺寸为一个底宽560cm、高程为925cm。在渡槽中心线后22米处设置一排4个底宽560cm、高程为925cm等腰直角三角墩，在渡槽中心线后29m处设置第三排等腰直角三角墩，该排的三角形墩尺寸统一为底宽560cm、高程为925cm，并在这排的三角墩的左下侧布置尺寸底宽280cm、高程为450cm三角墩。
（b）数值模拟结果分析
策略3下，开启一、二、三、四、五、六号水泵，在泵站进水池设计水位时，0.86H截面处的流速分布平面图能够很容易看出，此处截面水流无旋涡，并且水流平稳，然而，在0.57H截面，主流左处稍微还有旋涡现象，主流右处稍微还有旋涡现象，可见，策略3下不良流态需要尽量防止或减少.所以，在策略3的基础上，进行完善，设计了策略四.
策略四：
（a）布置形式
为破坏策略3下泵站前池流场左边的不良流态以及右边不良流态，在不良流态附近各增加一个三角墩，改三角墩尺寸为个底宽400cm、高为925cm，以此进一步消耗漩涡能量。
（b）数值模拟结果分析
策略4下，开启一、二、三、四、五、六号泵，在0.57H截面主流上的不存在不良流态，所以，策略4是一种较好的三角墩布置方案。
3结语
泵站前池由于连接着引渠与水泵进出口，与泵站引水明渠水流态息息相关，通过大量CFD仿真模拟研究，确定策略4为最佳的整流方案，该方法是导流墩消涡、确保水流平稳最合理的布置方案。
参考文献：
[1]郭加宏.泵站双进水口进水池内三维湍流的数值计算[J].排灌机械，2004，22（5）：7-11.
[2]徐辉，张林.侧向进水泵站前池整流技术研究综述[J].水利水电科技进展，2008，28（6）：84-88.
[3]丛国辉，王福军.湍流模型在泵站进水池漩涡模拟中的适用性研究[J].农业工程学报，2008，24（6）：31-35.
[4]刘超，成立，汤方平，等.水泵站开敞进水池三维紊流数值模拟[J].农业机械学报，2002，33（6）：53-55.
[5]刘承，陈奇，蒋劲，等.导流墩布置形式对泵站前池流态影响分析[J].中国农村水利水电，2018（4）：112-118.
[6]邱昌锴，林诚魁，宫晓卉，等.导流兼永久放水洞技术研究与应用[Z].福建省水利水电勘测设计研究院，2017.
作者简介：周子典（1999-），江苏省宿迁市，本科，就读于扬州大学水利与能源动力工程学院，研究方向：水利水电工程。
关键词：导流墩;布置形式;对泵站;前池流态;影响
中图分类号：TV135
文献标识码：A
引言
泵站前池连接着引渠与水泵进出口，它是泵站建筑物的十分重要组成构建，然而，本工程泵站前池往往有漩涡、回流，这极易诱一、二、三、四、五、六、七、八发机组异常振动，降低一、二、三、四、五、六、七、八水泵效率。所以，对泵站流道，特别是对泵站前池流态合理设置导流墩，不仅对提高泵站进口处的流态着非凡的意义，而且对泵站的高效运行至关重要.本文针对泵站前池内的流动特点，在分析不同湍流模型，并与试验结果比较的基础上，确定以Realizablek-ε模型作为预测前池漩涡产生与发展及其相应涡量分布的手段，通过多组数值参数，确定了导流墩消涡、确保水流平稳最合理的布置方案。
1工程项目简介
某泵站，有一、二、三、四、五、六、七、八水泵机，其中有两台是备用机.泵站总设计流量每秒85m3，单泵设计流量为15m3/S，泵站进水池最低水位、最高水位设计水位为、停机水位分别为9.5m、11m、10.5m、9.3m.泵站已经建成的引水明渠、进水前池及进水流道的布置如下：该泵站进水前池上游38m处的引水明渠存在一段范围很广的弯道，导致引水明渠出口左右两侧存在着较大的速度差，水流动力轴线也存在着空间的差异，这使得泵站前池出现了漩涡，致使水泵机组的振动不合理.为了消除旋涡，需要进行导流墩方案优化设计，提出导流墩消涡最佳布置方案正待解决。原方案是设置2个底宽720Cm、高195cm的导流墩在渡槽的两个桥墩的上游。
2模拟分析
2.1改良策略以前模拟分析
为了研究改良策略以前泵站前池流态，通过对泵站前池流态稳定较有利的工况，即采用大流量及机组集中二、三、四、五、六、七号水泵，在平面图10.84H截面局部放大图中能够很容易看到，二号和三号水泵之前的前池内处理下2个较大的漩涡，对引发水泵机组的异常振动，所以，需要想办法消除漩涡。
策略一：
（a）布置形式
策略一拆除引水明渠出口渡槽前原有的2个三角墩，然后将一个等腰直角三角形墩（底宽640cm）设置在引水明渠出口渐变段的进口处，渡槽后的前池进口设置两排等腰直角三角墩，第一排分别设置底宽720cm、高850cm，2个底宽640cm，高850cm的3个等腰直角三角墩，第二排分别设置2个底宽500cm、高850Cm等腰直角三角墩，对墩顶高程设置850cm，是基于低水位工况对水流的干扰太大的考虑。
（b）数值模拟结果分析
开启二、三、四、五、六、七號水泵，当水流在最高水位时，明渠出口水流在6个导流三角墩的作用下，已比改良策略以前均匀和顺畅地进入进水前池，但在四号和五号机组流道位置前区域，呈现出水流进入进水池的流速不一致现象以及有较大的流动不顺畅区域，因此，策略1无法完全到达泵站前进口池内无旋涡、水流顺畅、流道分布均匀的要求。因此，必须采取措施消除四、五号水泵旋涡，并使、水流顺畅、流道分布均匀。
策略二：
（a）布置形式
策略二是在改良策略前的前提下，在引水明渠出口渡槽后的前池进口设置4个等腰直角三角形墩并放置一排，右侧两个直角三角形墩为底宽720cm，高程为925cm，左侧同样设置两个直角三角形墩，一个底宽为560cm、高程为925cm，另一个为640cm，高程为925cm。
（b）数值模拟结果分析
对设计水位10.5m下，策略二开一、二、三、四、五、六号机组流态进行数值模拟计算研究，泵站采用机组集中归边开启的方式（开一、二、三、四、五、六号机或开三、四、五、六、七、八号机），泵站进水前池的流态比中间集中开启的方式（开二、三、四、五、六、七号）差，尤其是在0.57截面，由于七号、八号机组关闭，水流行进至七号、八号流道进口前以一定的横向流速进入二号、三号、四号流道，受绕流流态的影响，在五号、六号流道前，水流较为不顺畅、流道较为分布不均匀，仍然不完全达到规范要求，还需要想办法进一步整流。
策略三：
（a）布置形式
策略三是在策略二基础上研究出的，即依旧沿用策略二引水明渠出口槽前的2个等腰直角三角墩，在渡槽中心线后llm处靠右侧设三角形墩，该三角形墩尺寸为一个底宽560cm、高程为925cm。在渡槽中心线后22米处设置一排4个底宽560cm、高程为925cm等腰直角三角墩，在渡槽中心线后29m处设置第三排等腰直角三角墩，该排的三角形墩尺寸统一为底宽560cm、高程为925cm，并在这排的三角墩的左下侧布置尺寸底宽280cm、高程为450cm三角墩。
（b）数值模拟结果分析
策略3下，开启一、二、三、四、五、六号水泵，在泵站进水池设计水位时，0.86H截面处的流速分布平面图能够很容易看出，此处截面水流无旋涡，并且水流平稳，然而，在0.57H截面，主流左处稍微还有旋涡现象，主流右处稍微还有旋涡现象，可见，策略3下不良流态需要尽量防止或减少.所以，在策略3的基础上，进行完善，设计了策略四.
策略四：
（a）布置形式
为破坏策略3下泵站前池流场左边的不良流态以及右边不良流态，在不良流态附近各增加一个三角墩，改三角墩尺寸为个底宽400cm、高为925cm，以此进一步消耗漩涡能量。
（b）数值模拟结果分析
策略4下，开启一、二、三、四、五、六号泵，在0.57H截面主流上的不存在不良流态，所以，策略4是一种较好的三角墩布置方案。
3结语
泵站前池由于连接着引渠与水泵进出口，与泵站引水明渠水流态息息相关，通过大量CFD仿真模拟研究，确定策略4为最佳的整流方案，该方法是导流墩消涡、确保水流平稳最合理的布置方案。
参考文献：
[1]郭加宏.泵站双进水口进水池内三维湍流的数值计算[J].排灌机械，2004，22（5）：7-11.
[2]徐辉，张林.侧向进水泵站前池整流技术研究综述[J].水利水电科技进展，2008，28（6）：84-88.
[3]丛国辉，王福军.湍流模型在泵站进水池漩涡模拟中的适用性研究[J].农业工程学报，2008，24（6）：31-35.
[4]刘超，成立，汤方平，等.水泵站开敞进水池三维紊流数值模拟[J].农业机械学报，2002，33（6）：53-55.
[5]刘承，陈奇，蒋劲，等.导流墩布置形式对泵站前池流态影响分析[J].中国农村水利水电，2018（4）：112-118.
[6]邱昌锴，林诚魁，宫晓卉，等.导流兼永久放水洞技术研究与应用[Z].福建省水利水电勘测设计研究院，2017.
作者简介：周子典（1999-），江苏省宿迁市，本科，就读于扬州大学水利与能源动力工程学院，研究方向：水利水电工程。