雨水泵站内部流场水力分析及FLUENT软件模拟的应用研究

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国家住建部于2014年4月正式颁布使用《室外排水设计规范》新版规范;新规范对雨水水量计算中,提高了重现期P年限,修改雨水水量计算公式中折减系数m(m=1),在工程设计角度来看,直观的改变是加大了雨水管渠管径等级和服务本片区的雨水泵站处理水量,大型雨水泵站也会随之增多。为使雨水泵站设计工况与后期运行更加吻合贴切,越来越多的雨水泵站建设项目在设计阶段使用计算机技术来进行泵站水流条件的模拟。  为此,本文以桃花寺雨水泵站项目(Q=17m3/s)为例,从水力分析和FLUENT软件模拟来对泵站内部流场进行研究,指导该项目各构筑物尺寸的工艺设计。研究方法为:  (1)流场的水力分析,水力分析是泵站设计的理论依据,对雨水泵站前池、集水池、出水池的水流流态进行分析,通过流速、角度、工艺尺寸的控制使泵站内流场趋近于平稳;  (2)FLUENT软件计算模拟,FLUENT软件计算包括进水流道的速度入口、自由出流边界条件和出水流道的速度入口、压力出口边界条件、进出水流道的固壁边界条件。用理论可视化的方式来对泵站实际运行情况进行分析。  经水力分析和FLUENT软件计算后,确定桃花寺雨水泵站主要构筑物设计尺寸及设备选型如下:  (1)进水闸井:预留4个2200mm×2200mm方形孔洞,并配备四套2200mm×2200mm明杆铸铁镶铜方形闸门,通过闸门井的流速为0.88m/s。  (2)格栅井:选用4台回转耙式格栅除污机,单台设备流量Q=4.25m3/s,格栅宽度B=2800mm,安装角度为70°,栅条净间距为40mm,通过格栅流速为0.88m/s。  (3)集水池:水泵选型根据项目采,用近远期相结合、大小泵搭配的原则,共采用8台潜水轴流泵:6台大泵,单机流量Q=2.4m3/s;2台小泵,单机流量Q=1.2m3/s,水泵吸水喇叭口前流速为0.67m/s。  (4)出水池:出水方式为为前置式压力出水池正向出水,后经高位水池泄压以重力流方式用双排3000mm×3500mm方涵排到北运河,排出口处流速为0.80m/s。
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