攔污柵攔污流動數(shù)值模擬與阻力預(yù)測.pdf

1、泵站攔污柵攔截污物保證泵機(jī)組安全運(yùn)行，但攔污會增加機(jī)組軸功率（對軸流泵和高比轉(zhuǎn)速混流泵），柵面堵塞嚴(yán)重時會影響水泵的進(jìn)水流態(tài)，能量性能和汽蝕性能。目前，國內(nèi)外對柵前污物聚集時攔污柵水頭損失和柵前后流場的研究較少。本文在國家自然科學(xué)基金(編號:51079125)和全國百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文作者專項(xiàng)基金項(xiàng)目(編號:2007B41)資助下，開展泵站攔污阻力與流場數(shù)值模擬研究。
　　本文根據(jù)攔污試驗(yàn)時柵前水草聚集形狀、透水性等特點(diǎn)對柵前聚集

2、水草進(jìn)行合理簡化，建立原、模型攔污柵攔污流動計(jì)算模型。通過擬定不同攔污方案，運(yùn)用ANSYS CFX軟件，采用VOF方法，數(shù)值計(jì)算攔污柵攔污引起的水頭損失、攔污柵柵前后流場以及攔污對泵裝置運(yùn)行效率影響，初步揭示柵前水草聚集特性以及攔污極限阻力。研究結(jié)果表明:
　　(1)水草污物下潛堵塞柵面存在一臨界流速，該流速和水流偏轉(zhuǎn)角α、水流作用面積A、水草團(tuán)體積V草團(tuán)、水草密度ρ草、水草團(tuán)厚度δ、孔隙率K、壓差力作用系數(shù)CD等因素有關(guān)，未達(dá)到

3、臨界流速時，水草不會下潛，僅能沿水面鋪開，達(dá)到臨界流速后，水草能夠隨水流下潛堵塞柵面，攔污阻力不斷增大，達(dá)到極限阻力時，水草不再下潛，最終呈三角形分布聚集在攔污柵前。
　　(2)根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，模型攔污柵攔污水頭損失與柵前平均流速、柵面堵塞比、攔污柵傾角等因素有關(guān)。柵前水深為0.33m、柵前平均流速為0.244m、柵面堵塞比為0.6時攔污水頭損失與攔污試驗(yàn)實(shí)測值基本相等，流場相似。該計(jì)算方法能夠較為準(zhǔn)確模擬攔污柵攔污流動。

4、>　　(3)某原型攔污柵攔污水頭損失隨相關(guān)因素變化規(guī)律與攔污模型變化規(guī)律相似，攔污水頭損失隨柵前流速、柵面堵塞比增加而增大，隨攔污柵傾角增大而減小。柵前污物聚集對攔污柵前后流場影響比較明顯，隨著柵面堵塞比增加，柵前水流流速和水流偏轉(zhuǎn)角不斷增大，柵后水流底部流速逐漸增大，上部流速減小，且出現(xiàn)回流。柵面堵塞比為0.4、柵前平均流速為1.0 m/s時，攔污水頭損失為0.25 m，而柵面堵塞比為0.7、柵前平均流速為0.8 m/s時，攔污水頭損