攔污柵攔污流動(dòng)數(shù)值模擬與阻力預(yù)測(cè).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(huì)增加機(jī)組軸功率（對(duì)軸流泵和高比轉(zhuǎn)速混流泵），柵面堵塞嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響水泵的進(jìn)水流態(tài)，能量性能和汽蝕性能。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)柵前污物聚集時(shí)攔污柵水頭損失和柵前后流場(chǎng)的研究較少。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金(編號(hào):51079125)和全國(guó)百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文作者專(zhuān)項(xiàng)基金項(xiàng)目(編號(hào):2007B41)資助下，開(kāi)展泵站攔污阻力與流場(chǎng)數(shù)值模擬研究。
　　本文根據(jù)攔污試驗(yàn)時(shí)柵前水草聚集形狀、透水性等特點(diǎn)對(duì)柵前聚集

2、水草進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，建立原、模型攔污柵攔污流動(dòng)計(jì)算模型。通過(guò)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(chǎng)以及攔污對(duì)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(shí)，水草不會(huì)下潛，僅能沿水面鋪開(kāi)，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(shí)，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(shí)攔污水頭損失與攔污試驗(yàn)實(shí)測(cè)值基本相等，流場(chǎng)相似。該計(jì)算方法能夠較為準(zhǔn)確模擬攔污柵攔污流動(dòng)。

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(duì)攔污柵前后流場(chǎng)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(shí)，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(shí)，攔污水頭損