2023年第2期矩形开敞式进水流道的优化设计及数值模拟刘玉莹(上海凯士比泵有限公司，上海200245)摘要:对某项目的矩形开敞式进水流道在两个不同运行工况下进行模拟分析，发现即使已采用了进水伞，矩形进水流道自由液面上仍存在大量的旋涡，并且旋涡向水下延伸，对水泵进口流动产生了不利影响。在流动分析结果的基础上对该矩形进水流道进行了两种方案的优化设计，模拟结果显示，两种优化方案矩形进水流道自由液面上的旋涡均减小，各工况下进水流道的水力性能均有不同程度的改善。对比两种优化方案分析结果，优选流道后壁形状为类似“ω”的优化方案作为最终优化方案，以为叶轮提供更好的入流条件。本次优化设计也可为类似的矩形开敞式进水流道设计及优化提供参考及依据。关键词:进水流道矩形开敞式数值模拟优化设计中图分类号:TV675文献标识码:A进水流道是泵站的重要组成部分之一，它将泵站前池的水流引导到水泵进口，为水泵提供一定的入流条件。进水流道设计的好坏，会直接影响水泵的性能和运行稳定性［1－2］。进水流道内不均匀、不稳定的流动不但会使水泵运行偏离最佳工况、降低水泵效率，还会使叶轮上的载荷波动，从而导致噪声、振动、轴承问题和泵轴的疲劳失效。对进水流道内部流场进行预测及研究并对不良流态进行优化改善，可以避免不利进水条件，从而使水泵高效、稳定、安全地运行。随着计算机技术的快速发展和CFD理论与技术的不断完善，泵站流动分析由一维水力学方法逐渐发展为三维黏性流动分析方法［3］。黄幸等［4］采用雷诺时均N－S方程和Ｒealizablek－ε湍流模型，对1000MW超临界火电机组并联泵循环水流道与循环泵内的流动进行了三维数值分析，模拟研究了进水流道内的流态、流速分布以及泵体周围和喇叭口周围流场的水力问题，并依据模拟结果对流道进行了优化整流方案研究，使得水泵进水条件得到显著改善。李玲玉［5］对某河口泵站进水池进行了三维数值模拟计算，通过对比不同尺寸下进水池流量分布的均匀性、静压分布和流态分布，分析了各方向尺寸变化对进水水流的影响，为进水池设计提供了支持。罗灿等［6］基于CFX求解器，针对具有通航功能的某小型闸站式侧向进水泵站进水池内的不良流态，开展了翼型导流板正交试验数值模拟研究，得出翼型导流板可有效破坏进水池内的回流，改善流速分布的均匀性。朱文辰［7］以贲家集泵站为研究对象，模拟分析了进水池的流场及流速分布，并通过加设导流栅、底坎和水平消涡梁，有效改善了进水池内水流不...
