论文题目：电厂循环水泵房进水流道吸水室长度优化研究
摘要：循环水泵房进水流道是火/核电厂循环水系统的重要组成部分,其布置的合理性关系到电站的安全、稳定和高效运行。吸水室作为进水流道内连接前池和循环水泵的重要结构,其作用是平稳过渡前池水流,为水泵叶轮室提供平顺、均匀的进流条件。较长的吸水室能够保证水泵理想的进流条件,但相应的占地面积和工程投资均较大,特别是某些工程受客观条件限制,不能保证足够的吸水室长度时,需采取必要的流态优化措施。因此,在保证水泵良好进流条件的前提下,研究缩短吸水室长度的流道整流防涡技术,对提高电厂运行效率及减小工程投资具有现实的工程意义。本文结合某“外进内出”型侧面进水旋转滤网布置形式的循环水泵房进水流道,分别建立物理模型和数学模型,对不同长度的吸水室流态及其整流措施进行系统模拟和优化,主要内容及研究成果如下:（1）试验在考虑工程量较小的前提下,对吸水管后壁距和吸水管底部的导流防涡结构进行了优化。模型试验结果表明,优化的后壁距合理,采用的楔形导流锥能有效防止漩涡的产生,保证了水泵吸水管进流平顺均匀。（2）试验验证了现有规范建议的吸水室长度7.5D（D为水泵喇叭口直径）的合理性。物理模型试验结果表明,泵房流道采用侧面进水旋转滤网（外进内出）的布置方式,吸水室长度不小于规范建议的7.5D时,不增加或少量增加（如防涡胸墙）整流防涡措施就可以保证水泵良好的进流条件。（3）试验提出了缩短吸水室长度的成套整流防涡措施。根据试验结果,提出在吸水室进口布设三角形扩散导墙+圆柱形均流扩散墩+防涡胸墙的成套整流防涡措施,其中防涡胸墙的最小淹没深度为0.5D,圆柱形均流扩散墩的过流面积比不小于0.50。通过采取该优化措施,极大的缩短了吸水室长度。通过系统优化整流措施,吸水室内受滤网偏流影响减弱,水泵吸水口前的流速分布均匀性良好,吸水室内无表面漩涡和水内涡出现,循环水泵进流较理想。（4）采用三维数值模拟进一步验证了上述优化措施的可行性。针对模型试验周期长、测点较稀疏、模拟工况有限等缺点,采用三维数值模型对流道内水力特性进行了细致的模拟,模拟结果与模型试验数据吻合较好,表明采取的缩短吸水室长度优化措施合理,所选用的湍流模型可以较好的预测进水流道内水流特性。研究提出的吸水室成套整流消涡技术可有效缩短吸水室长度,节省工程土建投资,经济效益显著。研究成果和模拟方法对类似火/核电厂循环水泵房进水流道的优化设计具有参考价值。
关键词：泵房进水流道;侧面进水旋转滤网;吸水室长度;模型试验;数值模拟
学科专业：水利工程（专业学位）
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 泵房进水流道国内外研究现状
1.2.1 泵房前池研究现状
1.2.2 泵房吸水室研究现状
1.2.3 吸水室长度研究现状
1.3 本文的主要研究内容
2 循环水泵房进水流道试验理论与方法
2.1 工程概况
2.2 试验目的及内容
2.2.1 试验目的
2.2.2 试验内容
2.3 模型设计
2.3.1 模拟关键问题
2.3.2 模型比尺
2.3.3 模型布置
2.3.4 量测仪器和方法
2.4 水力性能评价准则
2.5 本章小结
3 循环水泵房进水流道试验结果分析
3.1 长吸水室方案试验结果与优化
3.1.1 原设计方案
3.1.2 优化方案
3.2 短吸水室优化方案
3.2.1 结构布置
3.2.2 试验结果分析
3.2.3 校核试验
3.3 优化方案对比分析
3.4 本章小结
4 数值模拟理论与方法
4.1 控制方程
4.2 控制方程组的求解
4.2.1 离散化方法
4.2.2 离散格式
4.2.3 压力修正法
4.3 湍流数值模拟方法及湍流模型
4.4 边界条件
4.4.1 进口边界条件
4.4.2 出口边界条件
4.4.3 壁面边界条件
4.4.4 自由水面
4.5 CFD软件选用
4.6 本章小结
5 循环水泵房进水流道三维数值模拟计算分析
5.1 计算区域
5.2 网格划分
5.3 湍流模型选择
5.4 湍流模型验证
5.5 数值模拟计算结果分析
5.5.1 前池流态与流速分布分析
5.5.2 吸水室流态与流速分布分析
5.5.3 吸水管喉部流速分布分析
5.6 短吸水室方案有、无整流措施对比分析
5.6.1 无整流措施方案模型
5.6.2 数值模拟结果对比分析
5.7 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢