泵站正向進(jìn)水結(jié)構(gòu)流場特性多目標(biāo)優(yōu)化研究

徐存東，胡小萌，王榮榮，王 鑫，田俊姣

(1.浙江水利水電學(xué)院，浙江 杭州 310018；2.華北水利水電大學(xué) 水利學(xué)院，河南 鄭州 450046；3.河南大學(xué) 土木建筑學(xué)院，河南 開封 475004)

1 研究背景

泵站是黃河中上游地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中的重要組成部分，受惡劣環(huán)境條件限制，引黃灌區(qū)泵站初始設(shè)計建造標(biāo)準(zhǔn)難以滿足規(guī)范要求，導(dǎo)致其進(jìn)水結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)脫壁、偏斜等不良流態(tài)。同時受黃河水高含沙量影響，泵站進(jìn)水結(jié)構(gòu)內(nèi)部泥沙淤積嚴(yán)重，改變了其原有水力條件，對泵站調(diào)蓄功能、取水環(huán)境、機(jī)組性能等造成較大影響，嚴(yán)重時會堵塞水泵吸水口、危及整個泵站的安全運行[1-2]。開展水源含沙提水泵站進(jìn)水結(jié)構(gòu)過流幾何設(shè)計參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化研究，以期改善進(jìn)水結(jié)構(gòu)流場特性、減輕泥沙淤積、保障良好取水環(huán)境，對提高水源含沙提水泵站進(jìn)水結(jié)構(gòu)流場穩(wěn)定性、降低泵站運行投入和保障泵站安全高效運行具有重要意義，對相似類型泵站工程更新改造具有指導(dǎo)意義。

近年來，有關(guān)學(xué)者和技術(shù)工程人員在泵站進(jìn)水池、前池結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方面進(jìn)行了一定的研究。其中，Constantinescu等[3]開展了不同后壁距和懸空高度對進(jìn)水池后壁渦、內(nèi)附底渦強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)的影響研究，得到了進(jìn)水池流態(tài)最佳時的后壁距和懸空高值，并分析了其與后壁渦、內(nèi)附底渦之間的變化規(guī)律；Zarrati等[4]開展進(jìn)水池表面渦流產(chǎn)生機(jī)理及穿孔板消渦效率研究，探明了穿孔板開口與渦流強(qiáng)度的關(guān)系；成立等[5]基于單一變量原則，以水頭損失和流速分布均勻度為目標(biāo)函數(shù)，得到了合理的后壁距和懸空高取值范圍，且研究了不同值對進(jìn)水池流態(tài)的影響；……