【摘 要】
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虹吸式流道因不设阀门,启动和断流简单迅速,防冰防沙,且基本不做维修维护等优点,在电站取水口、溢洪道、泵站工程、船坞灌排水工程中运用越来越广,尤其是近年来,船泊大型化对
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虹吸式流道因不设阀门,启动和断流简单迅速,防冰防沙,且基本不做维修维护等优点,在电站取水口、溢洪道、泵站工程、船坞灌排水工程中运用越来越广,尤其是近年来,船泊大型化对修、造船坞设计要求的提高,也使得船坞越来越多的采用虹吸灌水方式。虹吸式流道因弯曲程度大,其水力学特性复杂,突出问题是:急剧的转弯使驼峰处存在严重负压。船坞虹吸灌水对有些参数要求更高,如灌水时间、驼峰断面负压、流道流态等,这给虹吸灌水流道的设计提出了更高的要求。本文针对山东威海造船厂拟建10万吨修船坞和5万吨造船坞工程中虹吸灌排水系统原设计方案及优化方案,进行了水力模型试验研究,并采用紊流数值模拟方法,对虹吸式灌水流道内的三维流动进行了数值计算。模型按重力相似准则设计,采用正态模型,模型几何比尺λl=20。(1)灌水系统。首先对设计方案进行了试验研究和分析,进而进行方案优化,提出了驼峰处负压均符合规范要求、灌水时间合理的优化方案。量测了虹吸灌水廊道从抽吸真空到正常工作所需时间、虹吸驼峰处最大负压、虹吸灌水廊道沿程局部阻力系数;分析了消能格栅的效果;绘制了流量系数-时间、水头-时间、流量-时间的关系曲线等。(2)排水系统。对设计方案进行了试验研究和分析,观测了主泵在各种运行工况下的流态,量测了排水管鹅管处压强。主泵以额定流量12400 m3 h运行时,水流无法充满排水管鹅管断面,需要抽吸真空使排水管道满流运行;排水管鹅管断面负压符合规范要求;排水泵在各工况下运行时,集水池内水流平稳。(3)采用三维RNG k-ε紊流模型,有限体积法(FVM)离散方程,PISO算法求解,对原方案及优化方案进行了数值模拟,计算压力场、流场等水力特性,模拟结果与试验结果吻合。
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