地下泵站进水流道数值模拟与方案优化

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作者 李甲振 王涛 +3 位作者 薛兴祖 郭永鑫 付辉 纪昌知 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第7期663-669,共7页

以典型地下泵站的进水流道为研究对象,建立数值仿真模型,分析设计方案的水力特性及存在不足,并给出优化方案.研究结果表明:在原方案中,外侧水泵进水管入口中心和圆洞出口中心的连线与来流方向的夹角达到70°,水流大角度偏转,并在进... 以典型地下泵站的进水流道为研究对象,建立数值仿真模型,分析设计方案的水力特性及存在不足,并给出优化方案.研究结果表明:在原方案中,外侧水泵进水管入口中心和圆洞出口中心的连线与来流方向的夹角达到70°,水流大角度偏转,并在进水管入口出现脱流现象,水头损失系数达到2.31~2.44,水泵进水管出口的流速分布均匀度为95.09%~96.80%,速度加权平均角为86.51°~87.41°,原方案的圆洞突扩进入压力罐,然后突缩进入水泵的进水管,且压力罐内无任何导流措施,致使局部流道产生了较大的水头损失;优化方案提出了“集管+岔管”的分流措施,通过2个60°弯头实现水流流向的偏移,平面和垂直方向均没有突扩或突缩结构,水头损失系数减小至0.93~1.07,优化方案不仅改善了流道的水力性能,也避免了开挖、衬砌压力罐.研究结果可为类似地下泵站进水流道设计提供一定依据. 展开更多

关键词 地下泵站 进水流道 水力性能 评价指标 数值模拟

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偏心渐缩管和弯管对泵站进水管道流态的影响研究

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作者 李晓超 高志锴 +5 位作者 谢敏萍 李晓鹤 罗毅 唐华林 林晓恒 李君 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期103-114,共12页

为深入研究不同偏心渐缩管长度和弯管角度对开敞式泵站进水管道水力特性的影响,探索进水管道水力性能参数随弯管角度和偏心渐缩管长度变化的规律,以黄河下游引黄提灌泵站为例,基于Fluent仿真软件,对14种不同弯管角度和偏心渐缩管长度方... 为深入研究不同偏心渐缩管长度和弯管角度对开敞式泵站进水管道水力特性的影响,探索进水管道水力性能参数随弯管角度和偏心渐缩管长度变化的规律,以黄河下游引黄提灌泵站为例,基于Fluent仿真软件,对14种不同弯管角度和偏心渐缩管长度方案进行了数值模拟,并通过评价函数对典型断面的进水管道流场进行了流态分析。对比分析方案1—5发现:偏心渐缩管长度的改变对进水管道水力损失及出口断面处的水流速度分布均匀度和速度加权平均角的影响较大,且偏心渐缩管长度分别为600、700、800 mm时进水管道水流的整体水力特性较好。对方案6—14的计算分析发现:弯管角度的变化主要对弯管段水流流态产生影响,对其他部位的水流扰动不大。进一步结合评价函数图,得出结论:①弯管角度越大,水流过渡越平稳,水力损失越小;弯管角度越小,则水力损失越大。②偏心渐缩管长度越长,出口断面水流速度分布均匀度和速度加权平均角的值越大,整流效果越好,但水力损失也越大;偏心渐缩管长度越短,整流效果越差。 展开更多

关键词 泵站 弯管 偏心渐缩管 进水流态 数值模拟

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井式泵站进水流道流动特性及消涡方法

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作者 陈天宇 傅宗甫 吕家才 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第4期45-51,共7页

井式泵站是一种新型的泵站布置方式,水泵沿内外工作井中外井的顶板周向布置,与传统泵站相比水泵进流条件复杂。基于SSTk-ω湍流模型进行数值模拟,结合物理模型,对无消涡和不同消涡措施水泵进口周围流态进行了分析,并选择了合适的消涡措... 井式泵站是一种新型的泵站布置方式,水泵沿内外工作井中外井的顶板周向布置,与传统泵站相比水泵进流条件复杂。基于SSTk-ω湍流模型进行数值模拟,结合物理模型,对无消涡和不同消涡措施水泵进口周围流态进行了分析,并选择了合适的消涡措施。结果显示,无消涡工况下,进水口附近会周期性产生附顶漩涡,进水口内外侧水流不对称是导致偏流的重要原因。采用的4种消涡方案均能在不同程度上改善流态,其中设置水平盖板的方式改善效果最好,喇叭口附近流态均匀,进水条件良好。 展开更多

关键词 井式泵站 进水流道 漩涡 数值模拟

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深层隧道进流式泵站前池流态及整流措施研究 被引量：4

4

作者 冯建刚 曹亚萍 +1 位作者 王晓升 费照丹 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2024年第2期1-6,21,共7页

为改善深层隧道进流式泵站前池内的旋流、偏流等不良流态,基于RNG k-ε湍流模型对前池流态进行数值模拟,研究适用于此类城市排涝泵站的整流措施。数值计算结果表明:泵站前池、进水池内存在局部立面旋滚、螺旋流、斜向流、流速分布上高... 为改善深层隧道进流式泵站前池内的旋流、偏流等不良流态,基于RNG k-ε湍流模型对前池流态进行数值模拟,研究适用于此类城市排涝泵站的整流措施。数值计算结果表明:泵站前池、进水池内存在局部立面旋滚、螺旋流、斜向流、流速分布上高下低等不良水力现象,致使泵站进水流道水力条件不佳;采用双层环形板和两组导流墩的组合式整流措施可抑制前池、进水池中的立面旋滚、螺旋流和斜向流流态,从而有效改善流道的进水条件,提高进水流道进口处流速分布均匀度,使泵进水状况变好,提高泵站运行的可靠性。 展开更多

关键词 深层隧道进流式泵站 前池 流态 整流措施 数值模拟

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大型泵站钟形进水流道三维紊流数值模拟 被引量：12

5

作者 周正富 陈松山 +1 位作者 葛强 严登丰 《中国农村水利水电》 北大核心 2006年第4期61-64,共4页

结合无锡市城市防洪工程中的仙蠡桥泵站钟形进水流道,采用雷诺平均N-S方程和标准k-ε湍流模型,运用SIMPLEC算法,对几种不同流量工况下的流道内流动进行了数值模拟,揭示了钟形进水流道内流场特征断面的速度分布及水力损失规律。研究结果... 结合无锡市城市防洪工程中的仙蠡桥泵站钟形进水流道,采用雷诺平均N-S方程和标准k-ε湍流模型,运用SIMPLEC算法,对几种不同流量工况下的流道内流动进行了数值模拟,揭示了钟形进水流道内流场特征断面的速度分布及水力损失规律。研究结果表明:此进水流道在流量变化很大的情况下,能保持稳定的流态,从而较好地适应各种运行条件。此外,此流道的出水仍存在一定程度的偏流现象,可做进一步的水力优化。 展开更多

关键词 泵站 钟形进水流道 数值模拟 SIMPLEC算法

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泵站钟形进水流道三维湍流数值模拟与试验研究 被引量：7

6

作者 何钟宁 周正富 +1 位作者 陈松山 潘光星 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2007年第5期79-81,共3页

采用雷诺方程(RANS)和标准k-ε湍流模型,数值模拟了钟形进水流道6种不同喇叭管悬空高度和4种不同流量方案下的流道内流场,分析了钟形进水流道关键部位的流态特征,揭示了钟形进水流道特征断面的速度分布规律。采用五孔探针实测了流道特... 采用雷诺方程(RANS)和标准k-ε湍流模型,数值模拟了钟形进水流道6种不同喇叭管悬空高度和4种不同流量方案下的流道内流场,分析了钟形进水流道关键部位的流态特征,揭示了钟形进水流道特征断面的速度分布规律。采用五孔探针实测了流道特征断面流速分布,并以流道出口速度均匀度和速度加权入流角为目标函数,分析比较了各方案的数值计算与试验实测结果,提出了钟形流道喇叭口悬空高的合理取值范围。 展开更多

关键词 泵站 钟形进水流道 数值模拟 试验研究

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泵站钟形进水流道试验与数值模拟研究 被引量：7

7

作者 何钟宁 周正富 +1 位作者 潘光星 陈松山 《中国农村水利水电》 北大核心 2009年第4期54-56,59,共4页

制作了泵站钟形进水流道水力模型,测试了其水力损失。采用雷诺方程(RANS)和标准湍流模型,数值模拟了钟形进水流道6种不同喇叭管悬空高度和4种不同流量方案下的流道内流场,分析了钟形进水流道关键部位的流态特征,揭示了流道特征断面的速... 制作了泵站钟形进水流道水力模型,测试了其水力损失。采用雷诺方程(RANS)和标准湍流模型,数值模拟了钟形进水流道6种不同喇叭管悬空高度和4种不同流量方案下的流道内流场,分析了钟形进水流道关键部位的流态特征,揭示了流道特征断面的速度分布规律;分析比较了各方案的数值计算与试验结果,提出了钟形流道喇叭口悬空高的合理取值范围。 展开更多

关键词 泵站 钟形进水流道 试验研究 数值模拟

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基于RNG湍流模型的泵站进水流道三维数值模拟 被引量：13

8

作者 郑亚军 王凯 +1 位作者 雷兴春 唐峰 《水电能源科学》 2008年第6期123-125,共3页

运用基于壁面律的RNGk-ε湍流模型对新型空心桩式水泵站进水流道进行数值模拟,采用交错网格的有限体积法求解三维不可压Navier-Stokes方程,提出优化进水流道目标函数并依据数值模拟结果预测进水流道水力损失。根据经验公式计算的水力损... 运用基于壁面律的RNGk-ε湍流模型对新型空心桩式水泵站进水流道进行数值模拟,采用交错网格的有限体积法求解三维不可压Navier-Stokes方程,提出优化进水流道目标函数并依据数值模拟结果预测进水流道水力损失。根据经验公式计算的水力损失与预测的进水流道水力损失较为接近,表明采用RNGk-ε湍流模型能较好地预测进水流道的水力性能,对进水流道内特性数值模拟和外特性预测研究有较高的推广价值。 展开更多

关键词 泵站设计 进水流道 RNG k-ε湍流模型 水力特性 数值模拟

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湖南苏家吉泵站进水流道流态模拟 被引量：3

9

作者 张进国 刘梅清 +1 位作者 梁兴 张洪波 《排灌机械》 2005年第6期19-22,共4页

应用雷诺平均N-S方程和标准k-ε紊流模型,建立了泵站进水流道水流运动数值模拟的三维湍流模型和边界条件,并用有限体积法进行离散,结合SIMPLEC算法,模拟并分析了大型泵站——湖南苏家吉泵站进水流道三种工况下的水流流态。研究结果表明... 应用雷诺平均N-S方程和标准k-ε紊流模型,建立了泵站进水流道水流运动数值模拟的三维湍流模型和边界条件,并用有限体积法进行离散,结合SIMPLEC算法,模拟并分析了大型泵站——湖南苏家吉泵站进水流道三种工况下的水流流态。研究结果表明,利用该数学模型对泵站进水流道进行模拟的结果与实际运行数据相吻合,可以减少物理实验所带来的投资。研究结果还有效地揭示了进水流道内部流动的本质、并为实际工程提供了可资借鉴的结论与建议。 展开更多

关键词 泵站 进水流道 数值模拟 流场

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田山泵站前池进水流态数值模拟与验证 被引量：4

10

作者 李君 曹永梅 +1 位作者 黄金伟 刘伟 《人民黄河》 CAS 北大核心 2015年第6期106-108,共3页

为验证田山泵站前池工程改造对改善流态的效果,运用三维紊流模拟技术,建立了泵站前池进水流态的三维湍流数学模型,对改造前后泵站前池水流流态进行了模拟,用现场实测结果对数值模拟结果进行了验证。结果表明:数值模拟流速值与现场测试... 为验证田山泵站前池工程改造对改善流态的效果,运用三维紊流模拟技术,建立了泵站前池进水流态的三维湍流数学模型,对改造前后泵站前池水流流态进行了模拟,用现场实测结果对数值模拟结果进行了验证。结果表明:数值模拟流速值与现场测试值存在一定的差异,但是数值模拟的流速分布与现场测试的流速分布基本一致,能较好地模拟泵站前池水流流态,为泵站安全运行管理提供参考;在前池增设稳流、整流设施后,前池流态得到明显改善。 展开更多

关键词 泵站 前池 进水流态 数值模拟 田山泵站

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大型泵站箱形进水流道内部流动数值模拟 被引量：3

11

作者 周济人 金燕 刘超 《水利与建筑工程学报》 2011年第6期48-50,58,共4页

箱形进水流道在我国的大型低扬程双向泵站已有较多的应用。本文应用雷诺时均方程和标准k-ε紊流模型对某大型泵站的箱形进水流道内部三维流动进行数值模拟,深入分析了进水流道内不同断面的流速和压力分布,揭示了箱型进水流道内水流的流... 箱形进水流道在我国的大型低扬程双向泵站已有较多的应用。本文应用雷诺时均方程和标准k-ε紊流模型对某大型泵站的箱形进水流道内部三维流动进行数值模拟,深入分析了进水流道内不同断面的流速和压力分布,揭示了箱型进水流道内水流的流动规律,并预测了不同工况下进水流道内的水力损失,计算结果可供大型低扬程泵站的设计、改造参考。 展开更多

关键词 泵站 箱形进水流道 内部流动 数值模拟 水力损失

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CFD数值模拟的新建水闸泵装置进水流道优化研究

12

作者 陈汉平 《水利科学与寒区工程》 2024年第11期22-24,共3页

泵站运行可能会产生较大振动,往往需要应用CFD数值模拟技术对新建泵站的进出水池进行水力性能分析。针对新建滨涌泵站,结合地质地形情况,提出堤身式泵房斜向布置的方案。建立CFD潜水贯流泵装置三维实体模型进行数值模型研究进出水流道,... 泵站运行可能会产生较大振动,往往需要应用CFD数值模拟技术对新建泵站的进出水池进行水力性能分析。针对新建滨涌泵站,结合地质地形情况,提出堤身式泵房斜向布置的方案。建立CFD潜水贯流泵装置三维实体模型进行数值模型研究进出水流道,泵站入流的河道数值模型和泵站进出水系统的模拟模型。结果显示整体水流流态稳定。排灌渠与泵站入口前池存在一定的角度偏差,但泵装置进口可以获得均匀的入流条件。泵站出水流道内出现明显的旋涡、偏流等不良流动现象。而泵站出水池出口流动相对平稳,出水池两侧流速分布不均。 展开更多

关键词 泵站进水池 CFD模拟 流态分析 数值模拟

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泵站正向进水前池流态的数值模拟 被引量：21

13

作者 周龙才 刘士和 丘传忻 《排灌机械》 2004年第1期23-27,共5页

应用正交曲线坐标系下的二维水深平均数学模型对泵站的前池流态进行了数值模拟。采用Poisson变换生成正交网格,SIMPLEC方法求解离散方程。根据模拟出的流速场图和断面平均流速分析了泵站正向进水前池扩散角以及开机决策对前池流态的影响... 应用正交曲线坐标系下的二维水深平均数学模型对泵站的前池流态进行了数值模拟。采用Poisson变换生成正交网格,SIMPLEC方法求解离散方程。根据模拟出的流速场图和断面平均流速分析了泵站正向进水前池扩散角以及开机决策对前池流态的影响,结论与由试验经验所得的泵站设计理论完全一致。 展开更多

关键词 泵站 水流流态 数值模拟 数学模型 正向进水前池 SIMPLEC方法

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泵站进水流道内部流态模型试验方法研究 被引量：14

14

作者 陆林广 冷豫 +1 位作者 吴开平 祝婕 《排灌机械》 2005年第3期17-19,48,共4页

设计了泵站进水流道流态模型试验装置,不带模型泵进行了进水流道内部流态模型试验;介绍了“半肘形”进水流道和对拼钟形双向进水流道两种形式流道内内部流态的模型试验情况;结合应用实例,简述了不带模型泵、单独对进水流道进行模型试验... 设计了泵站进水流道流态模型试验装置,不带模型泵进行了进水流道内部流态模型试验;介绍了“半肘形”进水流道和对拼钟形双向进水流道两种形式流道内内部流态的模型试验情况;结合应用实例,简述了不带模型泵、单独对进水流道进行模型试验研究的特点。 展开更多

关键词 内部流态 试验方法 泵站 模型试验装置 双向进水流道 试验情况 应用实例 试验研究 模型泵

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非对称入流工况下钟形进水流道数值模拟试验研究 被引量：8

15

作者 李彦军 颜红勤 +1 位作者 严登丰 袁寿其 《中国农村水利水电》 北大核心 2008年第2期70-73,共4页

结合南水北调某大型泵站钟形进水流道的设计,采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RANS)和标准湍流模型,运用SIMPLEC算法,模拟了钟形进水流道2种设计方案在对称进水工况和偏流进水工况下的三维流场。结果表明:原设计方案在偏流进水工况下流... 结合南水北调某大型泵站钟形进水流道的设计,采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程(RANS)和标准湍流模型,运用SIMPLEC算法,模拟了钟形进水流道2种设计方案在对称进水工况和偏流进水工况下的三维流场。结果表明:原设计方案在偏流进水工况下流道中易产生旋涡,而加设隔板后流道中则无旋涡产生。用泵装置模型试验对计算结果进行了验证,试验结果表明,加设隔板方案的泵装置性能较原设计方案的泵装置性能有了较大的提高,装置最高效率提高可达15%。说明在进行大型泵站钟形进水流道的优化设计时,应充分考虑到偏流进水对流态的影响。 展开更多

关键词 泵站 钟形进水流道 数值模拟 模型试验

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胥浦活水泵站肘形进水流道流态分析及优化 被引量：3

16

作者 丁军 丁庆朋 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2015年第3期88-94,共7页

胥浦活水泵站为一座长江边低扬程引水泵站,设计流量5.0 m3/s,最大扬程3.3 m。为适应其低扬程、小流量的特点,选用了全贯流潜水泵,在原胥浦节制闸底板上改建安装。为了保证在长江低水位时,水泵进水口完全淹没,进水流道型线平顺,流道内无... 胥浦活水泵站为一座长江边低扬程引水泵站,设计流量5.0 m3/s,最大扬程3.3 m。为适应其低扬程、小流量的特点,选用了全贯流潜水泵,在原胥浦节制闸底板上改建安装。为了保证在长江低水位时,水泵进水口完全淹没,进水流道型线平顺,流道内无涡带或其他不良流态,机组启动正常和运行稳定,利用三维数值建模、边界条件设置与三维湍流流动模拟,运用计算流体动力学CFD方法,进行进水流道内部流动数值模拟,多方案分析和比较进水流道内部流态、水泵进水条件和流道的水力损失。计算结果表明,进口尺寸1.1 m×3.4 m(高×宽),出口直径1.2 m的型线B方案进水条件好,流道水头损失小,满足水泵高效运行的要求。优化设计方案为泵站安全运行提供最优的设计进水流道型线和设计参数。 展开更多

关键词 胥浦泵站 三维数值模拟 CFD分析 流态 肘形进水流道型线 设计优化

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基于数值模拟的排涝泵站前池流态特性分析及其整流措施研究

17

作者 郑逸文 《水利科技与经济》 2024年第12期48-52,57,共6页

随着全球气候变暖,洪涝灾害日益频发,泵站作为排除区域积水的关键基础措施,在防洪排涝方面发挥着重要的作用。为了提高泵站的工作稳定性和排涝效率,研究基于数值模拟技术,对泵站前池的流态特性进行分析,并基于该特性优化前池流态,设计... 随着全球气候变暖,洪涝灾害日益频发,泵站作为排除区域积水的关键基础措施,在防洪排涝方面发挥着重要的作用。为了提高泵站的工作稳定性和排涝效率,研究基于数值模拟技术,对泵站前池的流态特性进行分析,并基于该特性优化前池流态,设计出对应的整流措施。结果显示,整流优化后的水流缩减率达到84.45%,有效抑制了涡流的形成。研究表明,基于数值模拟的排涝泵站前池流态特性分析及其整流措施研究,有效改善了前池流态效果。 展开更多

关键词 数值模拟 排涝 泵站 前池 水流流态 整流

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大型泵站肘形弯管进水流道数值优化研究 被引量：15

18

作者 成立 刘超 +2 位作者 谢伟东 汤方平 周济人 《排灌机械》 2002年第6期19-22,共4页

针对江都三站运行存在的主要问题,采用了直接求解基于时间平均的N-S方程雷诺和k-ε紊流模型方程组的方法,通过数值模拟预测肘形弯管进水流道内部流动,优选了肘形弯管的改造方案。改善了流速分布,使得该泵站装置具有了较高的性能。

关键词 大型泵站 进水流道 肘形管 数值模拟 优化设计

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泵站进水系统三维水动力特性数值模拟研究

19

作者 南江江 朱斌 《灌溉排水学报》 CAS CSCD 2024年第5期38-44,共7页

【目的】研究泵站进水系统结构对水泵进水流场的影响。【方法】基于Fluent平台,假定水流为不可压缩湍流流体,在满足连续方程和动量方程的基础上,引入RNGk-ε紊流模型,对改造前后泵站进水系统进行了数值模拟,采用适于稳态流场的收敛速度... 【目的】研究泵站进水系统结构对水泵进水流场的影响。【方法】基于Fluent平台,假定水流为不可压缩湍流流体,在满足连续方程和动量方程的基础上,引入RNGk-ε紊流模型,对改造前后泵站进水系统进行了数值模拟,采用适于稳态流场的收敛速度更快的SIMPLEC算法,利用有限体积法进行空间离散求解,分析了不同断面的流场流速、流速旋角及流线分布,对比分析了改造前后泵站进水系统的水动力指标。【结果】改造方案各水动力指标均小于改造前方案,进水池流速标准差减小了6%~64%,进水管进口流速标准差降低了41%~96%,平均流速旋角减小了60%~73%,流速旋角标准差降低了59%~72%,水流流态分布趋向均匀,水泵进水条件明显改善。【结论】改造后泵站进水系统流速分布较均匀,流态趋于平稳,对减轻泵站机组汽蚀破坏有重要意义。 展开更多

关键词 泵站 进水系统 数值模拟 流场分析 流态改善

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湍流模型在肘形进水流道三维流场数值模拟中的适用性研究 被引量：8

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作者 陆伟刚 王东伟 +2 位作者 徐磊 周歆宇 孙世宏 《水电能源科学》 北大核心 2018年第9期110-113,共4页

为找到可准确模拟低扬程泵站肘形进水流道水流流动的湍流模型,在对肘形进水流道进行网格无关性分析的基础上,选用S-A、Standardκ-ε、RNGκ-ε、Realizableκ-ε、Standardκ-ω、SSTκ-ω和RSM等7种常用湍流模型分别对肘形进水流道三... 为找到可准确模拟低扬程泵站肘形进水流道水流流动的湍流模型,在对肘形进水流道进行网格无关性分析的基础上,选用S-A、Standardκ-ε、RNGκ-ε、Realizableκ-ε、Standardκ-ω、SSTκ-ω和RSM等7种常用湍流模型分别对肘形进水流道三维湍流流动进行数值模拟,并从流道水头损失和流态两个方面与流道模型试验结果进行比较。结果表明,不同湍流模型满足网格无关性所需的网格数量不同,RNGκ-ε、Realizableκ-ε和S-A湍流模型数值模拟的水力损失与模型试验结果的相对误差分别为1.01%、7.07%、9.09%,RNGκ-ε与Realizableκ-ε湍流模型计算得到的流场几乎完全相同,建议在对肘形进水流道三维湍流流动进行数值模拟时优先考虑采用RNGκ-ε湍流模型。研究成果可为进水流道三维湍流流动数值模拟的模型选择提供依据。 展开更多

关键词 低扬程泵站 肘形进水流道 三维流场 湍流模型 数值模拟 模型试验

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