基于CFD模型的雨水泵站进水流道水力性能优化设计

李 鹏，纪风强

（天津城建设计院有限公司，天津 300122）

0 引言

传统的泵站设计依据大多是来自于规范、手册以及设计经验，基本能满足泵站的正常运行，但泵站各部分尺寸均对进水流态及水力性能有重要的影响，传统设计往往难以使水力条件达到最优，随着计算流体力学（CFD）和计算机技术的飞速发展，有必要运用数值模型模拟水流在泵站内具体的流动情况[1]，从而为泵站的进水流道优化设计和运行管理提供参考依据。

关于泵站水力性能研究，原先常采用分段计算水力损失的方法，准确性较低；而后发展为主要依靠模型试验进行分析，通常用流速仪测量分布点流速或应用PIV及LDA进行流场显示；近年来，随着计算机性能的提高和数值计算方法的改进，采用各种软件对研究对象进行的数值模拟研究发展迅速，提高了分析效率且能研究更精细的流场。例如，刘超等[2，3]采用二维紊流模型对泵站前池进行了数值模拟，较好地预报了底坎整流的流场结构，并较准确地计算了底坎后的旋长；周龙才等[4]应用正交曲线坐标系下的二维水深平均数学模型对大型泵站的引河前池流场进行了数值模拟；徐辉[5]使用Realizable k-ε模型和VOF多相流方法，运用SIMPLIC算法，隐式求解进行三维湍流数值模拟计算，分析得出该计算模型满足定性分析前池流场的要求；鲁俊[6]采用RNG k-ε模型和VOF多相流方法对泵站前池水力特性进行三维湍流数值模拟计算，结合物理模型试验对泵站前池水利特性进行分析研究，验证了该数学模型是可靠的；……