泵站侧向进水前池几何参数优化.pdf

第 38 卷 第 19 期 农 业 工 程 学 报 Vol.38 No.19 2022 年 10 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Oct. 2022 69 泵站侧向进水前池几何参数优化 1 1,2※ 1 1 1 李 明 ，王 勇 ，熊 伟 ，王哓林 ，刘厚林 （1. 江苏大学流体机械工程技术研究中心，镇江 212013 ；2. 苏州工业职业技术学院精密制造工程系，苏州 215104 ） 摘 要：为了减少泵站侧向进水结构内的不良流态，提高泵组运行效率，基于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics ， CFD ）和响应面法（Response Surface Method ，RSM ）对泵站侧向进水前池进行几何参数优化。采用参数化设计对泵站侧 向进水前池进行建模，通过与 Workbench 关联以对侧向进水前池的扩散角 α、坡度β 以及转向角 γ 实现指定值，采用典 型 Box-Behnke 设计（Box-Behnke Design ，BBD ）方法得到 17 组三因素三水平试验方案，利用响应面法建立喇叭管出口 断面流速分布均匀度与侧向进水前池扩散角 α、坡度β 以及转向角γ 的回归方程，以最大出口断面流速分布均匀度为响应 目标，确定最优参数组合，并将最优侧向进水结构的内部流动特性同原模型进行对比分析。研究结果表明，扩散角 α、 坡度β 以及转向角γ 对喇叭管出口断面流速分布均匀度具有显著影响（P<0.05 ），扩散角α 与转向角 γ 的交互项对出口断 面流速分布均匀度耦合作用显著，扩散角 10°~13°、坡度 8°~9°、转向角 74°~75°时喇叭管出口断面流速分布均匀度达到 最优。同原模型相比，优化后的侧向进水结构在设计水位下，断面流速分布均匀度至少提高 23.41 个百分点，流速加权 平均偏流角提高 13.95°，在低水位下断面流速分布均匀度至少提高 18.30 个百分点，流速加权平均偏流角提高 14.79°，流 道内没有偏斜流和大面积回流产生。该研究对于促进泵站侧向进水结构的优化设计具有一定的参考意义。 关键词：泵站；优化；数值模拟；侧向进水前池；流态；几何参数 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.19.008 中图分类号：TV675 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2022)-19-0069-09 李明，王勇，熊伟，等. 泵站侧向进水前池几何参数优化[J]. 农业工程学报，2022，38(19)：69-77. doi ： 10.11975/j.issn.1002-6819.2022.19.008 Li Ming, Wang Yong, Xiong Wei, et al. Optimizing the geometric parameters for the lateral inflow forebay of the pump sump[J]. Transactions of