《攔污柵攔污水流阻力形成機理研究》是依託揚州大學，由仇寶雲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：攔污柵攔污水流阻力形成機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：仇寶雲
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
泵站和水電站攔污柵阻止污物進入葉輪，保證安全運行。但攔污阻力增加泵站運行費用，減小水電站出力，嚴重時壓跨柵體，攔污常使低揚程泵站效率下降25%以上。.研究發現：當水流流速較小時，來流污物浮於柵前水面、較鬆散，不附著柵面，過流面積未減小，阻力小；當水流增大到某一臨界流速時，挾帶力增強，污物首先緊貼靠近水面的柵面，後來的污物被水流挾帶下潛至已堵柵面的下部，堵塞新過流斷面，惡性循環，攔污阻力急劇增大至極限阻力。.本項目預測污物在柵前的行進規律、聚集形態，基於分形理論建立污物聚集幾何模型，計算攔污流場和阻力，進行模型試驗與原型觀測驗證，總結臨界流速、極限阻力與污物特性、雷諾數、進水口形狀位置和攔污柵形式等因素的關係。.本項目能揭示攔污阻力的形成機理，明確臨界流速的產生條件，計算極限阻力，為進水口及其攔污清污最佳化提供參考，對提高泵站和水電站運行可靠性和經濟性有重大意義。
結題摘要
本項目調研了河道內污物情況；通過實驗，觀測了柵前污物的運動與聚集情況，測定了攔污阻力和水流場；採用ANSYS CFX軟體數值計算了攔污柵攔污流動以及攔污對泵裝置內流的影響。分析了柵前水草團下潛的臨界流速與相關因素之間的關係及柵前污物聚集特性和阻力形成過程。攔污流動模擬時，柵前聚集的水草物理模型，採用了三種形式：（1）將整個水草團看作不透水的實體，水位差與流速分布計算結果與實測結果稍有差異；（2）結合試驗實測結果推算等效孔隙率，發現孔隙率很小，這是由於眾多水草葉片遮擋的緣故；（3）採用分形方法表征柵前水草堆積形態。河道污物分為水草類，柔性片狀類和硬質浮水類三種主要類型。研究結果表明，懸浮於水流中的柔性片狀污物（編織物）易堵塞攔污柵面，阻水作用強。比重較小的污物（水草）堵塞攔污柵上部柵面，柵前斷面上層流速小、下層流速大，流速方向向下偏轉；柵後斷面上層流速小、下層流速大，但流速差異更大，嚴重時出現明顯的回流和翻滾，流態嚴重惡化。攔污柵攔截水草類污物時存在一臨界流速使後續水草開始下潛。攔污柵攔污水頭損失與污物透水性、柵前流速、柵面堵塞比、攔污柵傾角等因素有關。柵前水草團下潛臨界流速與水流偏轉角、水草團體積、水草團厚度、孔隙率、水草密度和壓差阻力係數等因素有關。採用V型攔污柵和折形攔污柵，可以減小攔污水頭損失，改善柵後流態。攔污造成局部水頭損失，並因流速分布惡化造成進水流道（或進水池）沿程水頭損失增加，結果造成泵裝置效率降低。由於進水部分的整流作用，攔污造成的流速分布惡化不會影響到水泵進口斷面的流速分布。課題組與國內外同行專家進行了學術交流，項目主持人赴美國Carnegie Mellon University與美國專家院士進行合作研究。在該項目的資助下，已發表論文10篇，其中SCI、EI、ISTP收錄8篇，SCI期刊錄用1篇，ASME國際會議錄用1篇，待發表論文5篇。申請發明專利4項，實用新型專利2項，另有2項專利正在申請。培養畢業碩士研究生2名，並另有2名研究生開始相關的後續研究。圓滿完成了本項目預定的研究目標與任務，並超額完成了攔污對泵站運行影響的研究。
