矩形方案的三维流场分析

矩形方案的水流流态为了有效地进行矩形方案的优化工作，有必要先对原方案进行设计工况的数值模拟计算，分析该方案三维流场的水流流态。

结果显示，此方案的水流流动有以下几个特点：

①水流由输水管进入进水管道后，入流水平，进入配水渠后底部水流速度较大，上部水流速度较小，在入口处上部存在流动死区，流动不均匀。

②水流从配水渠底部的进水孔到前池，底部孔口附近流速较大，而靠近孔口的前池壁面上出现了流动死区。

③配水渠中的水流进入前池时需要直转90°，虽然进水管出口的水流流速已经所有下降，但受流速惯性影响，水流不能马上转弯进入前池，而有向前运动一段距离再折向孔口的现象，造成孔口的旋转入流。旋转入流进入前池后并没有完全有效扩散，导致前池内水流仍然存在低速旋转现象。(www.xing528.com)

④前池内水流流动受到进水流道侧挡墙的阻挡作用，使水流有回流趋势，造成流动不均匀。前池内部的水流受进口偏流和上部回流的影响，在前池内有一个斜向的低速翻滚（回流）。

⑤水流进入进水流道后，仍然存在底部孔口流速大，上部流速小的现象，在孔口出口处形成回流死区。在进水流道内，水深较深，流动表现为底部流动大，上部流动小，流动并不平稳。在靠近吸水管的地方，水流受到吸水口的抽吸作用向喇叭口运动，周围流体过来补充，造成流动不均匀，在喇叭口附近局部地区造成脱流和漩涡现象，不均匀流动进入吸水管后形成漩涡运动，容易诱发机组振动和空蚀现象。

针对该方案的水流流动特点，确定方案的优化目标。矩形方案的配输水系统由进水管道、配水渠、前池、进水流道、水泵等几部分组成。根据各部分的功能要求和泵站特点，设想配水渠应尽可能使水流较均匀地分流到各前池，在同样运行工况条件下，不产生部分水泵流量偏大，部分偏小的不均衡现象；前池的水流流态应与进水流道的轴线一致，水池内部水流不翻滚（回旋）、无大的漩涡，满足进水流道水流流态平顺的要求；进水流道内水流流态应该平顺，轴向无漩涡，保证水泵进水喇叭管的水流流态满足水泵设计的要求。