江都泵站泵装置鱼类通过性计算与分析

摘要

江都泵站作为南水北调东线工程源头泵站，对地区灌溉、排涝、发电起着至关重要的作用。泵站建设在满足工程抽水需求的同时也十分注重生态保护，设置了专门的鱼道，便于鱼类通行。但未研究过泵装置内鱼的通过性。本文基于叶片撞击模型计算分析江都泵站泵装置鱼类通过性，同时基于CFD技术分析了江都三站泵装置内部流态对鱼通过性的影响。
　　在国内外实验鱼种范围内，分析表明:除了鳗鱼其余鱼种实测的死亡率都较好的符合叶片撞击模型。基于叶片撞击模型理论计算分析江都泵站泵装置鱼类通过性，计算分析表明:1.江都泵站泵装置鱼的损伤死亡以叶片撞击为主，转轮的切割是过泵鱼损伤死亡的主要原因，导叶对鱼的损伤很小;2.在运行流量范围内，江都第四泵站鱼类通过性最高，其次为一二站，通过性最低的是三站。在设计工况点，50mm长的鱼过四站的死亡率为9.5％，比一二站低4.8个百分点，比三站低6.7个百分点;3.同效率或同样满足需要扬程的工况点，叶片安装角度越大，鱼的死亡率越低。一二站鱼类通过性最高的叶片安装角为+6°、三四站为+4°;4.不同鱼长通过性影响:运行流量范围内，过一二站小于25mm的鱼、三站小于35mm的鱼、四站小于43mm的鱼的死亡率为切割概率和撞击概率的乘积;过一二站25mm～555mm长的鱼、三站35mm～413mm的鱼、四站43mm～745mm的鱼的死亡率为叶片撞击概率，且鱼的死亡率与鱼长成线性关系，不同鱼长的死亡率与已测鱼的死亡率比值为它们的长度比值;过一二站长于555mm的鱼、过三站长于413mm的鱼、过四站长于745mm的鱼的死亡率为100％。
　　本文利用UG软件对三站泵装置整体三维建模，用ANSYS CFX进行数值计算分析了泵装置内部流态对过泵鱼的影响:装置内因剪切应变率损伤的区域主要集中在液体与叶轮室、叶轮的交界面处，区域小且呈薄薄的面型，几乎不会对鱼造成损伤;装置内压力波动最明显的叶轮段对鱼损伤区域因鱼的种类而不同，闭膘鱼相对通膘鱼损伤区域较大，但是整体的区域小，鱼通过该区域时间极短，损伤小。

目录

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 泵站鱼类通过性研究发展现状及趋势

1．2．1 国内外研究现状

1．2．2 发展趋势

1．3 本文研究内容及目的

第二章 鱼类通过性计算分析理论依据

2．1 鱼类损伤的生物标准

2．1．1 鱼类损伤标准的必要性

2．1．2 鱼类损伤标准探索

2．2 叶片撞击理论分析

2．2．1 叶片撞击模型理论

2．2．2 叶片撞击模型理论分析

2．3 其余鱼类生物损伤标准探索

2．4 本章小结

第三章 水泵鱼类通过性分析

3．1 江都一二站叶轮段鱼类通过性计算

3．1．1 一、二站工程概况

3．1．2 一、二站不同叶片安装角度鱼类通过性计算分析

3．2 江都三站叶轮段鱼类通过性计算

3．2．1 三站工程概况

3．2．2 三站不同叶片安装角度鱼类通过性计算分析

3．3 江都四站叶轮段鱼类通过性计算与分析

3．3．1 江都四站工程概况

3．3．2 四站不同叶片安装角度鱼类通过性计算分析

3．4 江都泵站导叶对鱼损伤分析

3．4．1 导叶鱼类通过性分析方法

3．4．2 假设无限小间隙导叶鱼类通过性分析

3．4．3 实际导叶鱼类通过性分析与讨论

3．5 江都泵站水泵鱼类通过性比较分析

3．6 不同转速鱼类通过性预测

3．7 本章小结

第四章 泵装置内部流态对鱼类通过性的影响

4．1 轴流泵装置三维实体建模及数值模拟

4．1．1 装置参数及三位实体建模

4．1．2 网格的生成

4．1．3 边界条件

4．1．4 交接面设置

4．1．3 计算参数

4．2 数值模拟结果分析

4．2．1 过泵鱼剪切应变率损伤分析

4．2．2 过泵鱼压力波动损伤分析

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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