CN105574288B - 高性能大流量泵站进水流道三维形体过流面设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高性能大流量泵站进水流道三维形体过流面的设计方法，属于水利工程泵站技术领域。其特征是：对大流量泵站进水流道进行三维流场数值仿真，为掌控进水流道三维形体过流面的流态及水力性能提供必要条件；采用以进水流道三维形体过流面水力性能指标达到最优为要求的设计方法；将进水流道三维形体过流面的主要几何尺寸分为I级尺寸和II级尺寸，并以它们为几何变量构建进水流道三维形体过流面，采用单因素分步优化的方法对各种型式进水流道的I级尺寸和II级尺寸进行优化计算，给出I级尺寸和II级尺寸的最优取值范围。应用本发明设计的进水流道具有水流平顺均匀、水力性能优异等优点，可保障水泵机组安全、稳定和高效运。

Description

高性能大流量泵站进水流道三维形体过流面设计方法

技术领域

本发明属于水利工程泵站技术领域，具体涉及大流量泵站进水流道三维形体过流面的设计方法，特别适用于高性能大流量泵站的肘形进水流道、钟形进水流道、簸箕形进水流道、斜式进水流道和竖井式进水流道。

背景技术

大流量泵站广泛应用于我国平原地区的水资源配置、农业排灌、水环境治理和城市防洪排涝等重要领域。进水流道位于泵站的前池与水泵叶轮室之间，是大流量泵站关键的水流通道。进水流道三维形体过流面的水力设计对水泵进水流态的影响很大，进水流态不良不仅会降低水泵的能量性能、空化性能，还有可能产生威胁水泵机组稳定运行的吸气涡带或水下涡带。进水流道三维形体过流面传统的设计方法是基于流道断面平均流速的几何作图法，所设计的进水流道三维形体过流面水力性能的技术指标较差，不能保证大流量泵站安全、稳定和高效运行。

发明内容

本发明的目的就是针对上述方法的缺陷，提供了一种高性能大流量泵站进水流道三维形体过流面设计方法。本发明的特征是，对大流量泵站进水流道进行三维流场数值仿真，为掌控进水流道三维形体过流面的流态及水力性能提供必要条件；采用以进水流道三维形体过流面水力性能技术指标达到最优为要求的设计方法；将影响进水流道三维形体过流面的流态及水力性能指标的主要几何尺寸分为I级尺寸和II级尺寸，并以I级尺寸和II级尺寸为几何变量，构建进水流道三维形体过流面；采用单因素分步优化的方法对各种型式进水流道的I级尺寸和II级尺寸进行优化调整；对每种型式进水流道进行系统的三维流场数值仿真和优化计算，得到I级尺寸和II级尺寸的最优取值范围。应用本发明设计的进水流道具有水流平顺均匀无不良流态、水力性能优异等优点，可保障水泵机组安全、稳定和高效运行。

为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

1.本发明适用于多种型式的进水流道，特别适用于高性能大流量泵站的肘形进水流道、钟形进水流道、簸箕形进水流道、斜式进水流道和竖井式进水流道三维形体过流面的设计；

2.应用计算流体动力学商用软件对大流量泵站进水流道进行三维流场数值仿真，为掌控进水流道三维形体过流面的流态及水力性能提供必要条件；

3.根据第2步三维流场数值仿真的结果计算所述进水流道三维形体过流面设计工况下述主要水力性能的技术指标：

(1)进水流道出口断面流速分布均匀度

式中：V_u为进水流道出口断面流速分布均匀度，％；

u_ai为进水流道出口断面各单元的法向流速，m/s；

为进水流道出口断面各单元的平均法向流速，m/s；

m为进水流道数值仿真的出口断面的单元总数；

(2)进水流道出口断面水流平均角度

式中：为进水流道出口断面水流平均角度，°；

u_ti为进水流道出口断面各单元的横向流速，m/s；

u_ai为进水流道出口断面各单元的法向流速，m/s；

m为进水流道数值仿真的出口断面的单元总数；

(3)进水流道水头损失

Δh＝E_{进水流道进口断面}－E_{进水流道出口断面}

式中：Δh为进水流道水头损失，m；

E_{进水流道进口断面}为进水流道进口断面的能量水头，m；

E_{进水流道出口断面}为进水流道出口断面的能量水头，m；

上述水力性能的主要技术指标通过系统的数值计算和模型试验研究得到；

4.在研究进水流道三维形体的主要几何尺寸影响其过流面水力性能基本规律的基础上，将影响进水流道三维形体过流面的流态及水力性能的主要几何尺寸分为I级尺寸和II级尺寸；较宽松的I、II级尺寸有利于所述过流面获得较好的水力性能，但会增加泵站的土建投资，故需兼顾提高进水流道水力性能和控制泵站土建投资两方面的要求，提出合理的尺寸；I级尺寸对泵站土建工程量和进水流道水力性能影响都很大，各种型式进水流道的I级尺寸均为进水流道进口断面至出口断面中心点的水平距离(以下简称进水流道长度)、进水流道进口断面宽度(以下简称进水流道宽度)和叶轮中心线至进水流道底部的垂直距离(以下简称进水流道高度)；II级尺寸对泵站土建工程量影响较小、对进水流道水力性能影响较大，II级尺寸与流道型式有关，不同型式的进水流道具有不同的II级尺寸；以I级尺寸和II级尺寸为几何变量，构建进水流道三维形体过流面；

5.对每种型式进水流道进行三维流场数值仿真和优化计算，内容包括：(1)对I级尺寸逐一采用单因素分步优化的方法进行流场数值仿真和优化计算；(2)在第(1)步骤完成后，对II级尺寸逐一采用单因素分步优化的方法进行流场数值仿真和优化计算；对各种型式进水流道分别进行三维流场数值仿真和所述几何变量优化计算，以了解和掌握进水流道各个I级尺寸、II级尺寸影响进水流道三维形体过流面水力性能的变化趋势和基本规律；在对各种型式进水流道进行系统研究的基础上，得到以水泵叶轮直径D₀表示的I级尺寸和II级尺寸(单位为m，下同)的最优取值范围；

6.根据得到的I级尺寸和II级尺寸的最优取值范围绘制进水流道单线图。

本发明的目的是这样实现的：

1.应用计算流体动力学商用软件对大流量泵站进水流道进行三维流场数值仿真，为掌控进水流道三维形体过流面的流态及水力性能提供必要条件；具体要求如下：

(1)三维流场仿真的区域包括泵站前池段、进水流道段和直管段，前池段的长度和底坡取自所述大流量泵站设计值，直管段的直径与进水流道段出口断面的直径相等，直管段的长度为直管段直径的两倍；前池段的出口断面与进水流道段的进口断面衔接，直管段的进口断面与进水流道段的出口断面连接；应用三维造型软件对所述三维流场的仿真区域进行建模；

(2)前池段采用COOPER混合网格，进水流道段采用T-GRID网格，直管段采用COOPER混合网格；所述仿真区域的网格数不少于3×10⁵；

(3)流场仿真的边界条件：进水流道流场计算的进口边界设置在前池段进口断面，采用速度进口边界条件，其进口平均流速为

式中：Q为泵站单泵设计流量，m³/s；Bj为进水流道宽度，m；H为泵站前池段设计水位至前池段进口底部的距离，m；

进水流道流场计算的出口边界设置在所述直管段出口断面，采用自由出流边界条件；进水流道段边壁、前池段底壁和直管段边壁采用固壁边界条件，固壁边界的粗糙度为0.001m；前池段两侧面为无相对运动的水体，采用粗糙度为零的边界条件；前池段表面采用对称边界条件；

2.根据第1步三维流场数值仿真的结果计算所述进水流道三维形体过流面设计工况下述主要水力性能的技术指标：

(1)进水流道出口断面流速分布均匀度

式中：V_u为进水流道出口断面流速分布均匀度，％；

u_ai为进水流道出口断面各单元的法向流速，m/s；

为进水流道出口断面各单元的轴向平均流速，m/s；

m为进水流道数值仿真的出口断面的单元总数；

(2)进水流道出口断面水流平均角度

式中：为进水流道出口断面水流平均角度，°；

u_ti为进水流道出口断面各单元的横向流速，m/s；

u_ai为进水流道出口断面各单元的法向流速，m/s；

m为进水流道数值仿真的出口断面的单元总数；

(3)进水流道水头损失

Δh＝E_{进水流道进口断面}－E_{进水流道出口断面}

式中：Δh为进水流道水头损失，m；

E_{进水流道进口断面}为进水流道进口断面的能量水头，m；

E_{进水流道出口断面}为进水流道出口断面的能量水头，m；

经过系统的数值计算和模型试验研究，得到高性能大流量泵站进水流道三维形体过流面水力性能的主要技术指标列于表1；

表1高性能大流量泵站进水流道三维形体过流面设计工况水力性能的主要技术指标

3.在研究进水流道三维形体的主要几何尺寸影响其过流面水力性能基本规律的基础上，将影响进水流道三维形体过流面的流态及水力性能的主要几何尺寸分为I级尺寸和II级尺寸；I级尺寸对泵站土建工程量和进水流道水力性能影响都很大，各种型式进水流道的I级尺寸均为进水流道的长度、宽度和高度；II级尺寸对泵站土建工程量影响较小、对流道水力性能影响较大，II级尺寸与流道型式有关，不同型式的进水流道具有不同的II级尺寸；以I级尺寸和II级尺寸为几何变量，构建进水流道三维形体过流面；

4.对每种型式进水流道进行三维流场数值仿真和优化计算，内容包括：(1)对I级尺寸逐一采用单因素分步优化的方法进行流场数值仿真和优化计算；(2)在第(1)步骤完成后，对II级尺寸逐一采用单因素分步优化的方法进行流场数值仿真和优化计算；对各种型式进水流道分别进行三维流场数值仿真和所述几何变量优化计算，以了解和掌握流道各I级尺寸、II级尺寸影响进水流道三维形体过流面水力性能的变化趋势和基本规律；根据对各种型式进水流道优化计算的结果并兼顾控制泵站土建尺寸的要求，得到如下以水泵叶轮直径D₀表示的I级尺寸和II级尺寸的最优取值范围：

(1)肘形进水流道主要几何变量的最优取值范围

I级尺寸：进水流道长度XL＝(4.0～4.5)D₀，进水流道宽度Bj＝(2.4～2.5)D₀，进水流道高度Hw＝(1.8～1.9)D₀；II级尺寸：进水流道喉管高度Hk＝(0.8～0.9)D₀，进水流道下边线倾角β＝(0～12)°；

(2)钟形进水流道主要几何变量的最优取值范围

I级尺寸：进水流道长度XL＝(4.0～4.5)D₀，进水流道宽度Bj＝(2.9～3.0)D₀，进水流道高度Hw＝(1.4～1.5)D₀；II级尺寸：进水流道下边线倾角β＝(0～10)°，喇叭管进口直径Dg＝(1.5～1.6)D₀，喇叭管高度Hg＝(0.7～0.8)D₀，吸水箱高度Hx＝(0.8～0.9)D₀；

(3)簸箕形进水流道主要几何变量的最优取值范围

I级尺寸：进水流道长度XL＝(4.0～4.5)D₀，进水流道宽度Bj＝(2.6～2.8)D₀，进水流道高度Hw＝(1.6～1.7)D₀；II级尺寸：进水流道下边线倾角β＝(0～10)°，喇叭管进口直径Dg＝(1.4～1.5)D₀，喇叭管高度Hg＝(0.7～0.8)D₀，吸水箱高度Hx＝(0.8～0.9)D₀，进水流道后壁距Xt＝(0.9～1.1)D₀；

(4)斜式进水流道主要几何变量的最优取值范围

I级尺寸：进水流道长度XL＝(4.0～4.5)D₀，进水流道宽度Bj＝(2.4～2.5)D₀，进水流道高度Hw＝(0.8～1.0)D₀；II级尺寸：泵轴倾角α＝(15～30)°，进水流道下边线倾角β＝(0～10)°，进水流道转向段水平长度Xz＝(1.4～1.5)D₀；

(5)竖井式进水流道主要几何变量的最优取值范围

I级尺寸：进水流道长度XL＝(5.3～6.3)D₀，进水流道宽度Bj＝(2.5～2.7)D₀，进水流道高度Hw＝(0.7～0.8)D₀；II级尺寸：竖井长度Xs＝(4.5～5.0)D₀，竖井宽度Bs＝(1.5～1.6)D₀，竖井末端至进水流道出口的距离Xm＝(0.55～0.65)D₀；

5.根据得到的I级尺寸和II级尺寸的最优取值范围绘制进水流道单线图。

与现有方法相比，本发明具有以下有益效果：

第一，本发明以进水流道三维流场的数值仿真为基础、以实现高标准水力性能技术指标为要求对其进行三维形体过流面的设计，对于保证大流量泵站的安全、稳定和高效运行具有十分重要的意义。

第二，本发明可有效实现对大流量泵站进水流道三维形体过流面水力性能的掌控，在满足泵站水工设计要求的前提下，实现进水流道三维形体过流面水力性能的优化。

第三，本发明可较大幅度地提高我国大流量泵站水泵机组运行的安全性、可靠性和经济性，其泵装置效率可达到80％以上。

附图说明

图1是大流量泵站肘形进水流道三维形体过流面示意图；

图2是大流量泵站钟形进水流道三维形体过流面示意图；

图3是大流量泵站簸箕形进水流道三维形体过流面示意图；

图4是大流量泵站斜式进水流道三维形体过流面示意图；

图5是大流量泵站竖井式进水流道三维形体过流面示意图；

图6是实施例肘形进水流道三维流场数值仿真区域示意图；

图7是实施例肘形进水流道三维流场数值仿真区域网格剖分示意图；

图8a是实施例肘形进水流道立面示意图；

图8b是实施例肘形进水流道平面示意图；

图9a是实施例肘形进水流道立面单线图；

图9b是实施例肘形进水流道平面单线图；

图中：1前池段，2肘形进水流道段，3直管段，4前池段进口断面，5直管段出口断面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明特别适用于高性能大流量泵站的肘形进水流道、钟形进水流道、簸箕形进水流道、斜式进水流道和竖井式进水流道；肘形进水流道三维形体过流面示于图1，钟形进水流道三维形体过流面示于图2，簸箕形进水流道三维形体过流面示于图3，斜式进水流道三维形体过流面示于图4，竖井式进水流道三维形体过流面示于图5。

实施例

某按高性能要求设计的大流量泵站，其设计流量为150m³/s，单泵设计流量为33.5m³/s，水泵叶轮直径为3.15m，采用立式泵装置，选用肘形进水流道；该泵站前池设计水位为31.5m，前池段的长度为20m、底坡为1:7.1、进口断面底高程为23.29m，进水流道段进口断面底高程为20.48m、出口断面直径为3.066m。

应用本发明对上述大流量泵站肘形进水流道三维形体过流面进行设计的步骤如下：

1.如图6所示，大流量泵站肘形进水流道流场数值仿真范围包括前池段1、肘形进水流道段2和直管段3，前池段1的出口断面与肘形进水流道段2的进口断面衔接，肘形进水流道段2的出口断面与直管段3的进口断面衔接；前池段1的长度为20m、底坡为1:7.1，直管段3的直径为3.066m、长度为6.132m；应用三维造型软件Gambit对前池段1、肘形进水流道段2和直管段3进行建模；应用计算流体动力学商用软件Fluent对所述三维流场进行数值仿真；

如图7所示，前池段1采用COOPER混合网格，肘形进水流道段2采用T-GRID网格，直管段3采用COOPER混合网格；所述三维流场数值仿真区域的网格数为1.73×10⁵；

所述三维流场数值仿真的进口边界设置在前池段进口断面4，采用速度进口边界条件，进口平均流速为出口边界设置在直管段出口断面5，采用自由出流边界条件；肘形进水流道段2的边壁、前池段1的底壁和直管段3的边壁均采用固壁边界条件，固壁边界的粗糙度为0.001m；前池段两侧面为无相对运动的水体，采用粗糙度为零的边界条件；前池段1的表面采用对称边界条件；

2.根据表1，高性能大流量泵站肘形进水流道三维形体过流面水力性能的主要技术指标要求为：出口断面流速分布均匀度为97～98％、出口断面水流平均角度为87～88°和流道水头损失为0.1～0.12m；

3.如图8a、图8b所示，肘形进水流道段2的I级尺寸为进水流道长度XL、进水流道宽度Bj和进水流道高度Hw；以XL、Bj和Hw为几何变量，采用单因素分步优化的方法逐一进行肘形进水流道段2的三维流场数值仿真和优化计算，所述各变量对肘形进水流道段2三维形体过流面主要水力性能的影响分别列于表2、表3和表4，D₀为所述大流量泵站的水泵叶轮直径，单位为m，下同；

表2肘形进水流道段2的长度XL对其主要水力性能指标的影响

表3肘形进水流道段2的宽度Bj对其主要水力性能指标的影响

表4肘形进水流道段2的高度Hw对其主要水力性能指标的影响

4.如图8a、图8b所示，肘形进水流道段2的II级尺寸为进水流道喉管高度Hk和进水流道下边线倾角β；在第3步肘形进水流道段2的I级尺寸优化计算完成后，以Hk和β为几何变量，采用单因素分步优化的方法逐一进行肘形进水流道段2的三维流场数值仿真和优化计算，所述各变量对肘形进水流道段2三维形体过流面主要水力性能指标的影响分别列于表5和表6；

表5肘形进水流道段2的喉管高度Hk对其主要水力性能指标的影响

表6肘形进水流道段2的下边线倾角β对其主要水力性能指标的影响

5.根据对所述肘形进水流道段2的流场优化计算结果并兼顾控制泵站土建尺寸的要求，得到其I级尺寸和II级尺寸的最优取值范围；I级尺寸的最优取值范围：进水流道长度XL＝(4.0～4.5)D₀，进水流道宽度Bj＝(2.4～2.5)D₀，进水流道高度Hw＝(1.8～1.9)D₀；II级尺寸的最优取值范围：进水流道喉管高度Hk＝(0.8～0.9)D₀，进水流道下边线倾角β＝(0～12)°；

6.在本实施例中，取进水流道长度XL＝4D₀＝4×3.15＝12.6m，进水流道宽度Bj＝2.45D₀＝2.45×3.15＝7.718m，进水流道高度Hw＝1.85D₀＝1.85×3.15＝5.828m，进水流道喉管高度Hk＝0.85D₀＝0.85×3.15＝2.678m，进水流道下边线倾角β＝6°；绘制所述大流量泵站肘形进水流道单线图，如图9a、图9b所示；

7.对第6步确定的肘形进水流道段2三维流场进行数值仿真，根据结果计算得到的主要水力性能技术指标为：出口断面流速分布均匀度为97.8％、出口断面水流平均角度为87.9°和流道水头损失为0.103m；满足高性能大流量泵站进水流道三维形体过流面的设计要求。

Claims (3)

1.高性能大流量泵站进水流道三维形体过流面设计方法，其特征是，

(1)应用计算流体动力学商用软件对大流量泵站进水流道进行三维流场数值仿真，为掌控进水流道三维形体过流面的流态及水力性能提供必要条件；

(2)根据第(1)步三维流场数值仿真的结果，计算所述进水流道三维形体过流面下述主要水力性能的技术指标：

①进水流道出口断面流速分布均匀度

式中：V_u为进水流道出口断面流速分布均匀度，％；

u_ai为进水流道出口断面各单元的法向流速，m/s；

为进水流道出口断面各单元的平均法向流速，m/s；

m为进水流道数值仿真的出口断面的单元总数；

②进水流道出口断面水流平均角度

式中：为进水流道出口断面水流平均角度，°；

u_ti为进水流道出口断面各单元的横向流速，m/s；

u_ai为进水流道出口断面各单元的法向流速，m/s；

m为进水流道数值仿真的出口断面的单元总数；

③进水流道水头损失

Δh＝E_{进水流道进口}－E_{进水流道出口}

式中：Δh为进水流道水头损失，m；

E_{进水流道进口}为进水流道进口断面的能量水头，m；

E_{进水流道出口}为进水流道出口断面的能量水头，m；

上述水力性能的主要技术指标通过系统的数值计算和模型试验研究得到；

(3)在研究进水流道三维形体的主要几何尺寸影响其过流面水力性能基本规律的基础上，将影响进水流道三维形体过流面的流态及水力性能的主要几何尺寸分为I级尺寸和II级 尺寸；较宽松的I、II级尺寸有利于所述过流面获得较好的水力性能，但同时又会增加泵站的土建投资，故需要兼顾提高进水流道水力性能和控制泵站土建投资两方面的要求合理取值；I级尺寸对泵站土建工程量和进水流道水力性能影响都很大，各种型式进水流道的I级尺寸均为进口断面至出口断面中心点的水平距离(简称进水流道长度)、进口断面宽度(简称进水流道宽度)和叶轮中心线至流道底部的垂直距离(简称进水流道高度)；II级尺寸对泵站土建工程量影响较小、对进水流道水力性能影响较大，II级尺寸与流道型式有关，不同型式的进水流道具有不同的II级尺寸；以I级尺寸和II级尺寸为几何变量，构建进水流道三维形体过流面；

(4)对每种型式进水流道进行三维流场数值仿真和优化计算，内容包括：①对I级尺寸逐一采用单因素分步优化的方法进行流场数值仿真和优化计算；②在第①步骤完成后，对II级尺寸逐一采用单因素分步优化的方法进行流场数值仿真和优化计算；对各种型式进水流道分别进行三维流场数值仿真和所述几何变量优化计算，以了解和掌握进水流道各个I级尺寸、II级尺寸影响进水流道三维形体过流面水力性能的变化趋势和基本规律；在对各种型式进水流道进行系统研究的基础上，得到以水泵叶轮直径D₀表示的I级尺寸和II级尺寸的最优取值范围；

肘形进水流道主要几何变量的最优取值范围

I级尺寸：进水流道长度XL＝(4.0～4.5)D₀，进水流道宽度Bj＝(2.4～2.5)D₀，进水流道高度Hw＝(1.8～1.9)D₀；II级尺寸：进水流道喉管高度Hk＝(0.8～0.9)D₀，进水流道下边线倾角β＝(0～12)°；

钟形进水流道主要几何变量的最优取值范围

I级尺寸：进水流道长度XL＝(4.0～4.5)D₀，进水流道宽度Bj＝(2.9～3.0)D₀，进水流道高度Hw＝(1.4～1.5)D₀；II级尺寸：进水流道下边线倾角β＝(0～10)°，喇叭管进口直径Dg＝(1.5～1.6)D₀，喇叭管高度Hg＝(0.7～0.8)D₀，吸水箱高度Hx＝(0.8～0.9)D₀；

簸箕形进水流道主要几何变量的最优取值范围

I级尺寸：进水流道长度XL＝(4.0～4.5)D₀，进水流道宽度Bj＝(2.6～2.8)D₀，进水流道高度Hw＝(1.6～1.7)D₀；

II级尺寸：进水流道下边线倾角β＝(0～10)°，喇叭管进口直径Dg＝(1.4～1.5)D₀，喇叭管高度Hg＝(0.7～0.8)D₀，吸水箱高度Hx＝(0.8～0.9)D₀，进水流道后壁距Xt＝(0.9～1.1)D₀；

斜式进水流道主要几何变量的最优取值范围

I级尺寸：进水流道长度XL＝(4.0～4.5)D₀，进水流道宽度Bj＝(2.4～2.5)D₀，进水流道高度Hw＝(0.8～1.0)D₀；

II级尺寸：泵轴倾角α＝(15～30)°，进水流道下边线倾角β＝(0～10)°，进水流道转向段水平长度Xz＝(1.4～1.5)D₀；

竖井式进水流道主要几何变量的最优取值范围

I级尺寸：进水流道长度XL＝(5.3～6.3)D₀，进水流道宽度Bj＝(2.5～2.7)D₀，进水流道高度Hw＝(0.7～0.8)D₀；

II级尺寸：竖井长度Xs＝(4.5～5.0)D₀，竖井宽度Bs＝(1.5～1.6)D₀，竖井末端至进水流道出口的距离Xm＝(0.55～0.65)D₀，

(5)根据得到的I级尺寸和II级尺寸的最优取值范围绘制进水流道单线图。

2.根据权利要求1所述的高性能大流量泵站进水流道三维形体过流面设计方法，其特征是，所述大流量泵站进水流道进行三维流场数值仿真的具体要求如下：

(1)三维流场仿真的区域包括泵站前池段、进水流道段和直管段，前池段的长度和底坡取自所述大流量泵站设计值，直管段的直径与进水流道段出口断面的直径相等，直管段的长度为直管段直径的两倍；前池段的出口断面与进水流道段的进口断面衔接，直管段的进口断面与进水流道段的出口断面连接；应用三维造型软件对所述三维流场仿真的区域进行建模；

(2)前池段采用COOPER混合网格，进水流道段采用T-GRID网格，直管段采用COOPER混合网格；所述仿真区域的网格数不少于3×10⁵；

(3)流场仿真的边界条件：进水流道流场计算的进口边界设置在前池段进口断面，采用速度进口边界条件，其进口平均流速为

式中：Q为泵站单泵设计流量，m³/s；Bj为进水流道宽度，m；H为泵站前池段设计水位至前池段进口底部的距离，m；

进水流道流场计算的出口边界设置在所述直管段出口断面，采用自由出流边界条件；进水流道段边壁、前池段底壁和直管段边壁采用固壁边界条件，固壁边界的粗糙度为0.001m；前池段两侧面为无相对运动的水体，采用粗糙度为零的边界条件；前池段的表面采用对称边界条件。

3.根据权利要求1所述的高性能大流量泵站进水流道三维形体过流面设计方法，其特征 是，高性能大流量泵站进水流道三维形体过流面水力性能的主要技术指标列于表1；

表1 进水流道三维形体过流面水力性能主要技术指标