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泵站吸水室水流运动特性 研究现状与展望 熊保锋 (南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学 国家重点实验室 南京 210029) 【摘 要】 本文首先简要介绍泵站吸水室水流运动特性及其研究的重要意义。回顾了近年国内 外在泵站吸水室研究方面已经取得的进展，并在此基础上提出模型试验的相似率、旋涡的机理和 模拟等问题有待进一步研究，同时也应结合PIV等先进测量手段对试验进行验证。 【关键词】 泵站 吸水室 流态 漩涡 综述 1 概述 在我国各地区广泛分布着十多万座固定泵站(总装机容量1000多万kw)抗御洪涝和 干旱等自然灾害。此外，在跨流域调水、市政供排水和城市水环境治理等方面也有大量低扬 程泵站在运行。每年泵站为农业的灌溉、排涝，抗灾减灾，为区域调水、城镇供水、排污、 保障工业生产和居民生活用水发挥着重大作用。 泵站吸水室(也称为进水池)是泵的进口前的过流部分，一般设于泵房前方(分基型、 干室型)或泵房下方(湿室型)，是承接来自引渠的水流，并将其平稳地引入水泵进口的建 筑物。良好的进水池设计可为水泵叶轮创造轴对称的来流状态，从而使泵高效率地稳定运 行。为保证水泵工作具有良好的吸水条件，要求水泵进口流速要分布均匀，吸水阻力小；同 时，吸水管周围不产生漩涡。如吸水室设计不当，将在吸水室内产生环流、旋涡或螺旋流等 不良流态，可能使水泵进口无法满足均匀压强场和均匀流速场的条件，直接影响到泵站的运 行效率和安全uJ。 2吸水室水流运动特性研究现状 吸水室内水流是复杂三维流动，其水流流态对水泵效率、出水量和气蚀性能有直接影 响。影响吸水室中水流流态和水泵效率的因素除前池水流流态外，还有吸水室的几何形状、 吸水管在池中的相对位置以及水泵的类型等。而这些影响因素具体体现在吸水室中有无进流 旋涡及旋涡的强度[2]。因此，进流旋涡的产生、发展和消除的条件一直是吸水室进水性能、 水力观测和研究的重点。由于旋涡的生成与周围水流流态及边界条件的关系相当复杂，迄今 在预测其形成条件等方面所取得的研究成果尚未成熟。 鉴于泵站吸水室中旋涡形成机理的复杂性，从理论上难以对旋涡的强度及其影响作出定 量分析，因而长期以来，采用水力模型试验来评价和预测不同条件下吸水室中的进水流态及 其对水泵性能的影响，以优化水泵吸水室的设计。近年来，随着计算流体力学和计算机技术 由表面处理的VOF方法应用到泵站吸水室的水流运动特性研究，数值模拟作为模型试验相 辅相成的有效研究手段，在吸水室三维流场研究中逐渐得到应用和发展。 2．1吸水室设计标准 机协会[8](TSJS002，2005)及国内泵站标准[9](GB／T 374 中国水利学会第四届青年科技论坛论文集 定‘101(DLGJ150～99)等，对进水池的尺寸及水泵设置都做了相关规定，列表比较如下， 见表1和图1。 表1 单泵迸水池设计参数 ＼参数 池宽 距底高度 后壁距 最小淹没深度 池长 行进流速” 出处＼ W／Db b／O, c}Db h。／D, h，／19, (m／3) 美国(HI) ≥2 O．3～0．5 0．75 1+2．3Fr ／5 0．5 英国(BHRA)2～3 0．5 0．75 ≥1．5 I-4 ≤O．3 日本(TSJS) 2～2．5 0．5～O．75 0．8～1 ≥1．5 3 O．3 中国(GB) 2～2．4 0．6～0．8 0．8～1 1～1．25 3～3．5 0．3 中国(DLGJ) 2～3 0．3～0．5 O．65～O．75 ≥1．5～L7 4～9 ≤0．3 2．2模型试验的研究现状 在许多泵站的设计与改造过程中，为 获得良好的前池水流流态，常对吸水室的 布置形式及尺寸、整流措施、防淤措施、