新型竖井贯流泵装置研发与数值分析

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竖井地基固结解析理论与有限元分析

竖井地基固结解析理论与有限元分析一、本文概述《竖井地基固结解析理论与有限元分析》一文旨在深入探讨竖井地基固结问题的解析理论与有限元分析方法。

竖井地基作为现代土木工程中的重要结构形式，其固结特性对于工程的安全性和稳定性具有至关重要的影响。

本文将从解析理论和数值分析两个层面对竖井地基固结问题进行全面的研究，以期为相关领域的工程实践提供理论支撑和技术指导。

在解析理论方面，本文将重点研究竖井地基固结问题的基本方程和解析解。

通过建立合理的数学模型，推导出竖井地基固结过程中的应力、应变和位移等关键参数的变化规律，揭示竖井地基固结问题的内在机制。

同时，本文还将对竖井地基固结问题的边界条件和初始条件进行详细的分析，以提高解析解的准确性和实用性。

在有限元分析方面，本文将利用先进的有限元软件对竖井地基固结问题进行数值模拟。

通过构建合理的有限元模型，模拟竖井地基在不同工况下的固结过程，分析竖井地基的应力分布、变形特性和稳定性等关键问题。

有限元分析的结果将为工程设计提供重要的参考依据，有助于优化竖井地基的设计方案和施工工艺。

本文旨在通过解析理论和有限元分析两个层面的研究，全面深入地探讨竖井地基固结问题。

本文的研究成果将为竖井地基的工程实践提供理论支撑和技术指导，具有重要的理论价值和现实意义。

二、竖井地基固结解析理论竖井地基固结解析理论是岩土工程领域中一个非常重要的研究方向，它主要关注于如何通过理论分析和数学模型来描述和预测竖井地基在荷载作用下的固结行为。

竖井地基作为一种常见的基础形式，在各类建筑和工程结构中都有广泛的应用，因此对其固结行为的研究具有重要的理论价值和实践意义。

竖井地基固结解析理论的研究主要基于土力学、弹性力学和渗流力学等基础理论。

在竖井地基固结过程中，土壤颗粒之间的水分在压力作用下逐渐排出，土壤体积发生变化，最终导致地基固结。

这一过程中涉及到土壤的应力分布、变形特性、渗透性能等多个方面的因素。

在竖井地基固结解析理论中，常用的方法包括弹性理论、弹塑性理论和渗流理论等。

大直径超深立井新型凿井装备研发与应用

大直径超深立井新型凿井装备研发与应用中煤矿山建设中煤矿山建设集团集团20142014年年1010月月汇报提纲一、项目背景二、主要研究内容三、取得的成果及应用情况一、项目背景19651965年国家年国家年国家组织组织组织编制编制编制《《煤矿凿井专用设备施工图册煤矿凿井专用设备施工图册》》，仅19861986年年对其对其进行了修改和补充进行了修改和补充进行了修改和补充，，更名为更名为《《凿井工程图册凿井工程图册》》。

近三十年以来十年以来，，没有没有对立井凿井进行系统的研究对立井凿井进行系统的研究对立井凿井进行系统的研究，，部分研究也仅针对系统局部。

系统局部。

目前定型的立井凿井施工装备主要有目前定型的立井凿井施工装备主要有：：I -V 型凿井井架型凿井井架、、JKZ JKZ--2.8~2JKZ JKZ--3.6系列提升机系列提升机、、JZ JZ系列凿井绞车系列凿井绞车系列凿井绞车、、1-5m³m³吊桶吊桶吊桶，，SJZ SJZ系列气动伞钻系列气动伞钻系列气动伞钻、、HZ HZ型气动抓岩机型气动抓岩机型气动抓岩机、、G 7-G 1111系列钩头系列钩头系列钩头、、φ2.5m -φ3m 提升天轮提升天轮，，MJY MJY系列整体金属模板等系列整体金属模板等系列整体金属模板等。

一、项目背景现有装备满足了直径小于现有装备满足了直径小于88m 、深度小于深度小于100010001000m m 的立井井筒凿井需要筒凿井需要，，但对于大直径超深立井但对于大直径超深立井（（井深井深120012001200--16001600m m ，直径直径88-1212m m ）的建设的建设，，难以满足安全高效施工的要求难以满足安全高效施工的要求。

中煤矿山建设集团根据施工需要中煤矿山建设集团根据施工需要，，依托煤矿深井建设技术国家工程实验室技术国家工程实验室（（淮北淮北）），联合中国矿业大学联合中国矿业大学（（北京）、中国矿业大学中国矿业大学、、洛矿设计研究院洛矿设计研究院、、瑞典山特维克公司等单位司等单位，，对大直径超深立井施工设备进行了系统的研究对大直径超深立井施工设备进行了系统的研究，，取得了阶段性成果取得了阶段性成果。

竖井贯流式水轮机

一、竖井贯流式机组发展概况竖井贯流式水轮发电机组国外早在50年代就有应用。

60年代末，我国四川射洪电站从日本富士公司引进了Hr=6.3m, D 1=3.0m,Pr=3000KW ，至今仍是国内单机容量最大的竖井贯流式机组。

1974年，广东甘竹滩电站安装了D 1=3.0m, P t =200~250KW 的20台竖井贯流式机组，电站装机容量为5000KW 。

其后20多年，只有小容量Nr ≤320KW,极少竖井贯流式电站投入运行。

最近几年，投入运行的竖井贯流式机组主要有：河盘桥电站： Hr=2.8m, D 1=2.9m, Pr=4x1000KW 2001年1月投入运行外砂桥闸电站：Hr=3m, D 1=3.0m, Pr=3x1000KW 2004年1月投入运行东关电站： Hr=4.1m, D 1=2.9m, Pr=3x16000KW 2004年12月投入运行目前在欧洲、美国使用竖井贯流式机组也较为普遍，单机容量也越来越大。

1988年投产的挪威克瓦纳公司为美国墨累电站生产的Hr=4.5m, D 1=8.2m, Pr=8x24.8MW 的机组是目前世界上转轮直径最大，单机容量最大的竖井贯流式水轮发电机组。

对于小容量的竖井贯流式水轮机，在H=2~10m, Q=5~50m 3/s, Pr=100~3000KW, D 1=1.23~3.71m 范围内，奥地利V oith 公司提出了一个竖井贯流式水轮机的系列型谱。

（图一）图一二、竖井贯流式机组的总体结构布置竖井贯流式水轮发电机组是把发电机、齿轮增速器装在具有流线型断面的钢筋混凝土或钢结构的竖井中，与安装在流道内的水轮机相连接。

其进水流道与灯泡贯流式机组是有些差别的，水流从竖井两侧或加上底部进水引入水轮机，在管型座前水流才汇成圆环型，从导水机构至尾水管出口，其过流部分与灯泡贯流式机组没有任何差别。

从竖井贯流式机组的总体结构而言，可分为增速及直接连接两种。

双向竖井贯流泵站模型泵装置模型试验

Ｄｅｉｅｍｏｅｘｅｉｎｓｏｈｆ－ｌｔ－ｉｅｔｎｖｃｄｌｐｒｍｅｔｆｓａｔｗｅｌｗｏ－ｒｃｉｅ－ｄｏ
ｔｕａｕｕｂｌｒｐｍｐｎｇｓａｉｎｉｔｔｏ
ＣＥｏｇｘｇ，ＵＮＨＮＲｎ－ｎＧＡｉ厂ＷＮｅ，．ｎ，ＡＧＷｉａＷｉａｇｅｇｎ－
（．ｔｒＣｎｅｖｎｙａｄＥｅｔｃｙｅｏｎｉａｃｎｓｎＣｍａｙａ．ＳｕｄｉｒｔＦｓａｉ，Ｆｓａ，Ｇａｇｏｇ１Ｗａｏｓｒａｃｎｌｃｉｔ，ＲｃｎａｓｎｅａｄＤｅｉｏｐ，ｌｄｈｎｅＤｓｉ，ｕｈｎＣｔｅｒｉｓｇｎｔｃｙｕｈｎｕｎｄｎ
顺德勒流黄麻涌泵站位于广东省佛山市顺德区第一联围，属西江下游顺德水道水系，是一座具有抽水排涝、引水灌溉功能的泵站。泵站初拟安装两台口径１０ｉ竖井双向贯流泵，０ｍｌ４ｌ型号１０ＷＢ一５，４Ｚ０３５叶轮直径１０ｌ，０ｌｎ转速３０ｒｍｎ配用３５ｋ卧２ｎ５ｉ，／５Ｗ式电机，电机转速９０ｒｒｎ由变速装置减速到３０８ａ，／ｉ５ｒｒｎ带动水泵轴旋转。泵站设计参数如下：／ｉ，ａ灌溉工况，单台设计流量５０ｍ／，．ｓ设计净扬程１３最低净扬程０３最高净扬程１７。排．０ｍ，．０ｍ，．０ｍ涝工况，单台设计流量４— ｓ设计净扬程３２５ｍ／，．１根据泵站规模、设计参数和运行工况的实际要求，本试验内容如下：（）１性能特性试验对泵站装置模型进行指定的叶片角度的性能试验，绘制ＨＱ，・ＰＱ的关系曲－叩Ｑ，・线。如果该叶片角度不能满足泵站运行性能要求，再选择其他叶片角度进行试验。（）２优化设计两种灯泡结构方案进行比较，优

竖井旋流泄洪洞三维数值模拟研究

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［ 1］函数法、线段法、标记粒子法、，钢盖法和 56" 法万方数据
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! ! 就理论而言，数值计算网格剖分越细计算精度越高，但计算单元太多，计算时间将大大增加，对三维
* 第% 期
杨朝晖，等：竖井旋流泄洪洞三维数值模拟研究
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相流体有如下流体输运控制方程： #( 5 #( 5 & ) #$ ( # #% $ （2）
［ (- ］对偏微分方程组进行离散，采用控制容积法
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压力和速度的耦合采用对压强初始值依赖性不强且收敛性较好的 789:;<* 法。进流条件只需在离泄洪洞进口足够远的地方给定泄流量即可；下游为长无压泄洪洞，后接消力池，可在距竖井足够远的地方给出均匀流的出流条件；在固壁上给定法向的速度为
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双向潜水贯流泵装置水力特性及导叶结构优化分析

双向潜水贯流泵装置水力特性及导叶结构优化分析摘要:双向潜水贯流泵具有大流量以及低扬程，在工作运行中会采用叶轮的正反向进行配合，通过科学化分析能够满足双向工作，其结构比较紧凑，并且在安装时很方便，同时也比较便于维修这些特点综合于一体，经常会被使用到灌溉以及排涝双向泵站。

但是在实际运行中还具备着正、反向的性能差异，根据深入研究可适当提出科学化以及合理的建议，本文主要根据cfd，实际应用在双向潜水贯流泵装置上，打开数据模拟测试，对其性能展开分析，可探索到流动时产生的规律。

根据测试的结果能够看到，双向潜水贯流泵装置所设计的进水流道损失会比较小，同时水性能非常高，根据设计的导液以及灯泡题等等，能够起到支撑作用，并且还可以回收再利用。

弯导叶对于叶轮进口处的速度会产生一定的影响，同时也会影响其回收环量，此时水利损失会不断的升高，从而导致泵装置出现性能变差的情况。

关键字:水泵；流速；引言:本文主要以原装置为基础，对其设计加以改进，但是通过分析发现泵装置自身的性能受到了严重的影响，研究后发现使用弯导叶之后，其反性差能出现变小的情况，而反性能会出现增高的情况。

正性能出现降低的情况，每一种参数都会产生较大的波动以及变化。

所以在很多的因素下，导叶的厚度与泵性能有很大的关系。

根据单因素进行分析，能够看到泵装置在正常的运行时展开正向运动，而此时导叶的厚度，与泵装置性能会有很大的冲突。

导叶会出现厚度增加，然而流动分离也会得以改善。

一、研究背景及意义现在在生产以及生活中应用的非常广泛，尤其是农业，在进行排水以及灌溉的时候使用很广泛。

主要是为了确保农业在生产时能够非常顺利，另外在城市建设中以及工业生产的时候，也会使用水泵。

目前国家发展非常迅速，想要经济能够进一步提升，那么机电排灌事业也需要跟随着时代在不断的进步，现在已经有各类的泵站，并且这些泵站能够有效地促进农业稳步发展，对于一些地区的工业生产以及城乡生活来讲，想要抵制旱涝灾害，那么水泵就是不可缺少的一种工具，起到了非常关键的作用。

斜式轴流泵装置内流特性数值分析与验证

2021年11月灌溉排水学报第40卷第11期Nov.2021Journal of Irrigation and Drainage No.11Vol.4066▪灌溉技术与装备▪文章编号：1672-3317（2021）11-0066-07斜式轴流泵装置内流特性数值分析与验证胡文竹1，仝道斌2，李忠斌1，王瑞2，杨帆1,3*（1.扬州大学水利科学与工程学院，江苏扬州225009；2.宿迁市宿城区水利局，江苏宿迁223800；3.江苏省水利动力工程重点实验室，江苏扬州225009）摘要：【目的】分析斜式轴流泵装置流道内部的流动特性。

【方法】基于CFD 技术对30°斜式轴流泵装置全流道进行三维数值模拟计算，明晰了不同流量工况时泵装置各过流结构的水力特性。

【结果】肘形斜式进水流道出口存在明显的速度梯度，最优流量工况（1.0Q bep ）时进水流道出口断面的轴向流速均匀度为93%，速度加权平均角为85.2°；随流量的增大，叶轮叶片高压区逐渐从进水边移向出水边，叶片表面压力呈规律性的梯度分布；导叶体出口断面的速度环量随流量的增大先减小后增大，最优流量工况（1.0Q bep ）时导叶体出口断面的速度环量最小；平直管式出水流道弯管段的涡结构多为长条状，主要分布在弯管进口处和泵轴附近。

【结论】斜式轴流泵内部流态相对均匀，肘形斜式进水流道能为叶轮提供良好的入流流态；斜式轴流泵装置模型与试验外特性基本一致，验证了数值模拟的有效性。

关键词：斜式轴流泵；泵装置；内流场；水力性能；数值模拟中图分类号：TV675文献标志码：Adoi ：10.13522/ki.ggps.2021247OSID ：胡文竹,仝道斌,李忠斌,等.斜式轴流泵装置内流特性数值分析与验证[J].灌溉排水学报,2021,40(11):66-72.HU Wenzhu,TONG Daobin,LI Zhongbin,et al.Numerical Analysis of Internal Flow in a Slanted Axial-flow Pump[J].Journal of Irrigation and Drainage,2021,40(11):66-72.0引言【研究意义】斜式轴流泵装置具有开挖深度小，流态平稳，效率较高的优点[1]，在平原地区的大中型低扬程泵站中得到广泛应用。

浅谈竖井贯流泵和潜水贯流泵在城市防洪工程中的运用

工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald41①作者简介：王旭鸣（1991,6—），男，盐城射阳人，本科，助理工程师，研究方向：电气工程，泵站管理。

DOI：10.16660/ki.1674-098X.2019.35.041浅谈竖井贯流泵和潜水贯流泵在城市防洪工程中的运用①王旭鸣刘利周春春(盐城市市区防洪工程管理处江苏盐城 224006)摘要：盐城市区地处里下河腹部地区东部，地势低洼，新洋港、蟒蛇河、串场河、通榆河、皮岔河等主要河道贯穿全境。

其中第Ⅲ防洪区东至通榆河，南至盐南新区三墩港和小新河，西至大马沟，北至新洋港，总面积108.73km 2，为市区防洪的核心区域。

2008年汛前，第Ⅲ防洪区大包围正式形成，2009年汛期首次投入运行。

泵站是盐城城市防洪工程中的关键排涝设施, 因此泵型选取合理与否,将直接影响泵站运行安全性、可靠性、管理便利性、运行效率的高低。

关键词：水泵结构运行保养中图分类号：TU998 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2019)12(b)-0041-021 水泵结构（1）竖井贯流泵为主机与泵体分离结构，结构相对较为复杂。

进（出）水流道：进水流道为矩形渐变至圆形结构，出水流道为圆形渐变至矩形结构，流道由导水锥体分为两侧进（出）水。

进水流道通过进口底座与泵体部分相接，出水流道通过套管伸缩节与泵体部分相接，已浇入混凝土中。

叶轮外圈（壳）：分为上、下两半，中间用螺栓把合，分别与进口底座导叶（上、下）体连接。

导叶体：分为上、下两半，中间用螺栓把合，分别与叶轮外圈（壳）和套管伸缩节连接。

（2）潜水贯流泵为机泵一体，为卧式结构，从电泵进口看，叶轮逆时针方向旋转，相对结构较为简单。

监测装置：潜水贯流泵装有多通道保护装置，可把引线引至电控箱。

保护装置有：过滤、缺相、泄露、超温、温度、漫水保护等。

泵、电机轴：泵与电机同轴，结构紧凑，轴伸展量缩短，并提高刚度，从设计上将挠度控制在允许范围内，运行时振动小，密封和轴承寿命更长。

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度的耦合求解，对该新型竖井贯流泵装置的模型进行了数值分析和性能预测．算结果表明：计经－初步优化设计的新型贯流泵装置模型，－内部ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 态平顺，设计扬程为１１流量为０３６ｍ０ｓ在．５ｍ、．２．＿，的工况下，装置效率达５．％；６０在最高扬程为１９流量为０２６ｍ。ｓ的工况下，置效率达．５ｍ、．９／装
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１７８３．０１０．１ｏ：０３６／．ｓ．６４— ５０２１．５００ｓ
新型竖井贯流泵装置研发与数值分析
朱红耕戴龙洋张仁田，国贤，，朱，吕赛军，费海蓉
（．州大学水利科学与］程学院，江苏扬州２５０２盐城市水利勘测设计研究院，江苏盐城２４０；．１扬２０９；２０２３江苏省水利勘测
Ａｂｓｒｃ：Ｂａｅｎｃｍｐｒｎｔｕｔｒｌｆａｕｅｆｄｆｅｅｔｔｂｌｒｐｔａｔｓｄｏｏａｉｇｓｒｃｕａｅｔｒｓｏｉｒｎｕｕａｕｍｐｎｙｔｍｓａｄｔｃｎｃｌｆｉｇｓｓｅｎｅｈｉａｃａａｔｒｓｉｓｏｕｔ０ｆｄｖｃｓｎｏｈｒｃｅｉｔｆｃ一ｆｅｉｅｉｃｍｍｏｕｅ，ｉｎａｔｅｈｒｃｅｉｔｓｆｌＷｈａｃｎｓａｍｉｇｔｈｃａａｔｒｓｉｏＯｃｅｄ．ｓｏｔｒｈｒｅａｎｕｌｏｅａｉｎｉａｄｉｈｅｓｆｔａｒｌａｌｔｒｑｉｅｎｓｆｃｔｆｏｄ— ｏｔｏｐｕｉｇｎａｐｒｔｔｍｅｎｈｇｒａｅｙｎｄｅｉｂｉｙｅｕｒｍｅｔｏｉｌｏｃｎｒｌｏｉｙｍｐｎｓａｉｎａｎｗ—ｙｅｓａｕｕａｕｉｇｓｓｅｗａｎｅｅｗｈｃｓｃｍｐｓｄｏｈｆｓｃｉｎｔｔｏｓ，ｅｔｐｈｆｔｂｌｒｐｍｐｎｙｔｍｓｉｖｎｔｄ，ｉｈｉｏｏｅｆａｓａｕｔｏｔｔｂｘ，ｕｕａｕｎｉｈｎ—ｙｅｄｓｈｒｅｐｓａｅｗｉｈａｖｃｕｍｒａｅａｖｓｃｔｆｅｉｅｏａｔｂｌｒｐｍｐａｄａｓｐｏｔｐｉｃａｇａｓｇｔａｕｂｅｋｒｖｌｅａｕｏｄｖｃ．
设计研究院有限公司，江苏扬州２５０４盐城『水利ｒ２０９；｝ｉ程管理处，苏盐城２４０）汀２０２
摘要：分析不同贯流泵装置的结构特征和常用断流方式技术特点的基础上，对城市防洪泵在针站扬程低、年运行时间较短、全可靠性要求高的特点，计了一种竖井进水、安设虹吸出水和真空破坏阀断流的新型竖井贯流泵装置．以盐城市某泵站工程为例，用计算流体动力学方法，用运利ｊＮ一湍流模型闭合雷诺时均Ｎ— ＲＧｋＳ动量方程组，以适应具有较大曲率的虹吸式出水流道内＿流动，用多重参考坐标系方法（Ｆ处理叶片动静耦合，用ＳＭＬＣ算法实现压力与速部采ＭＲ）采ＩＰＥ
Ｃ．ｔ．Ｙｎｚｏ，Ｊｎｓ２０９ｈｎ；ａｃｅｇＷａｒＰｏｅｔＡｍｉｉｒｔｎＤｐｒｅｔｏＬｄ，ａｇｈｕｉｇｕ２５０，Ｃｉａ４Ｙｎｈｎｔｒｃｄｎｓａｏｅａｔｎ，Ｙａｃｅｇｉｎｓ２０２ａｅｊｔｉｍｎｈｎ，Ｊｇｕ２４０，ａＣｉａｈ）ｎ
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（．ｏｌｅｏｄａｌｃｅｃｎｎｉｅｒｇａｇｈｕＵｉｅｉ，Ｙｎｚｏ，ｉｇｕ２５０Ｃｉａ２Ｙｎｈｎｕｖｙｇ＆１ＣｌｇｆｅＨｙｒｕｉＳｉｅａｄＥｇｅｉ，ＹｎｚｏｎｖｒｔｃｎｎｎｓｙａｇｈｕＪｎｓ２０９，ｈｎ；．ａｃｅｇＳｒｅｉａｎ
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ｊ。关键词：竖井式贯流泵装置；断流方式；内部流态；数值分析；能预测；市防洪性城
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中图分类号：２７９Ｔ１１４文献标志码：Ａ文章编号：１７￥７．；Ｖ３．６４—８３（０１００１ｏ５０２１）５— ４８一５
Ｄｅｅｏｍｅｔａｄｎｍｅｉａｎｌｓｓｏｗ－ｙｅｖｌｐｎｎｕｒｃｌａａｙｉｆｎｅｔｐｓａｔｔｂｌｒｐｍｐｎｙｔｍｈｆｕｕａｕｉｇｓｓｅ
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ＤｅｉｎＩｓｉｔｆＷａｅｓｕｃｓｓｇｎｔｔｅｏｔｒＲｅｏｒｅ，Ｙａｃｅｇｉｎｓ２０２，Ｃｉａ；３．ｉｎｓｕｅｉｕｎｈｎ，Ｊａｇｕ２４０ｈｎＪａｇｕＳｒｙｎｇ＆ＤｓｇｎｔｔｔｆＷａｅｓｕｃｓｖｅｉｎＩｓｉｅｏｔｒＲｅｏｒｅｕ