泵站有压输水系统启动过程中蝶阀非定常流场研究

摘要

蝶阀广泛应用于有压输水系统,其开启过程是输水系统启动运行的必经阶段.在开启过程中,阀板需按预定的规律在流场中做旋转运动,具有变压差变截面的特点.本文针对泵站加压输水系统,采用一维/三维耦合计算思路,对蝶阀上下游的管路段按准恒定假设基于伯努利方程、对蝶阀所在的三维流体域基于动网格策略,构建了蝶阀开启过程数值分析方法,提出了模拟计算的动态边界条件及数据更新方式,对蝶阀开启过程非定常特性进行了三维数值模拟.研究结果表明,当阀板转角由0°匀速增大至90°,管道流量在阀板转角0～45°范围内快速增长,在45°时达到额定流量的90％,之后流量增长速度变缓.阀板水力转矩呈先快增后慢减的变化趋势,最大水力转矩出现在阀板转角20°时.从蝶阀前后流场可以看出,在阀板下游具有从两个主涡到流线平顺的演化特征.该研究揭示了蝶阀开启过程中水力瞬变演化机理,为优化蝶阀设计和输水系统稳定运行提供了参考.