国家自然科学基金(51009117)
- 作品数：8 被引量：15H指数：3
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- 梭锥管与普通装置内水沙两相流场特性数值模拟被引量：3
- 2014年
- 采用层流方程和简化的多相流Mixture模型,针对结构尺寸相同的普通装置和梭锥管进行了浑水质量浓度为5 kg/m3的泥沙静水沉降的数值模拟,并将计算结果与PIV测量结果进行对比,计算结果与实测结果吻合较好.详细分析了两装置内速度场、浓度场的特点及区别.结果表明,在梭锥管内,泥沙通道中心断面上泥沙的速度是普通装置内的5～6倍;在相邻锥圈间形成了沿锥圈上表面向下和沿锥圈下表面向上的环流.在普通装置内,泥沙始终沿重力方向竖直向下沉降,泥沙浓度分布比较均匀,速度较小.与普通装置相比,泥沙在梭锥管中沉降的速度较快,且特有的结构—锥圈,改变了泥沙的沉降方向,缩短了沉降距离,增加了沉降面积,使梭锥管内的水沙分离效果更明显.因此,为了提高梭锥管内水沙分离的效率,可以适当增加梭锥管内的锥圈数量以增强其水沙分离性能.
- 王苗李琳杨海华邱秀云
- 关键词：水沙分离层流数值模拟
- 梭锥管混浊流体分离装置转角优化数值模拟研究
- 2015年
- 基于PIV实测的梭锥管内水沙两相流场的流速资料,对拟采用的数学模型及其参数进行了试算和比较,选出符合梭锥管内水沙两相流动的数学模型及其参数。建立了10种不同转角的梭锥管模型,模拟计算了泥沙平均粒径为0.045mm、含沙浓度为5kg/m3时各梭锥管内部的泥沙浓度和速度场,对比分析了不同转角下梭锥管内的速度场和浓度分布特性。结果表明,经过相同时间分离并沉降至梭锥管底部的泥沙平均体积分数值随转角的增大先增后减,在40°<α<45°范围内达到峰值,水沙分离效率最高;靠近清水溢流口附近的泥沙浓度随转角的增大先减后增,在40°<α<45°范围内达到最小值,即在该角度范围内,随水流上升的泥沙量最少,溢出水流的含沙量最低。
- 李琳王苗靳晟
- 关键词：水沙分离数值模拟PIV
- 悬锥装置在静态浑水中提高水沙分离效率的机理研究被引量：1
- 2012年
- 通过物理模型试验,将沉降过程中浑水含沙浓度作为量测指标,对静态浑水在悬锥装置内的水沙分离特性进行了研究,分析了该装置提高浑水水沙分离效率的机理;并对模型装置中悬锥导片数量以及悬锥导片锥角的改变对该装置水沙分离效率的影响进行了试验研究。研究结果表明,容器中设置悬锥导片在沉降前期可以提高水沙分离效率4倍左右;悬锥装置的快速水沙分离机理是泥沙有效沉降面积的大幅提高;导片数量是影响沉降效率的主要因素,而导片锥角的大小对沉降效率影响不大。
- 李卫鹏王长新李琳陶洪飞何照青
- 关键词：水沙分离
- 梭锥管混浊流体分离装置水沙两相流数值模拟被引量：3
- 2013年
- 为了探明梭锥管内水沙分离的机理,在不同网格划分方案下,该文对梭锥管内的水沙两相流进行了静水沉降的数值模拟,并将计算结果与实测值进行了对比,选出了最优网格划分方案。在最优网格方案下,采用层流方程和简化的多相流Mixture模型,对梭锥管内部流场进行计算。计算结果表明:在锥圈上表面形成了"泥沙"流下沉,下表面"清水"流上升的小循环运动;作为泥沙沉降的重要边界,锥圈改变了泥沙的沉降方向,缩短了沉降距离,提高了水沙的分离效率;装置内存在水沙绕相邻锥圈形成的小循环流动和沿梭锥管边壁的清水流通道及中心的泥沙流通道做大循环的水沙流现象;两侧通道与锥圈上、下表面流速较大,其余区域流速较小。计算结果与试验结果基本一致,表明层流方程和Mixture模型耦合可以较好地模拟梭锥管内水沙两相流。
- 王苗李琳杨海华邱秀云陶洪飞
- 关键词：水沙分离层流数值模拟
- 梭锥管混浊流体分离装置倾角优化数值模拟研究
- 2015年
- 为了研究锥圈倾角和下锥管倾角对梭锥管内水沙分离效果的影响,在数值模拟计算结果与PIV测试结果一致基础之上,建立了5个不同锥圈倾角和7个不同下锥管倾角的梭锥管模型,采用层流方程和简化的多相流Mixture模型通过数值模拟计算了浑水含沙浓度为5kg/m3时各个梭锥管内部的泥沙浓度和速度场,详细对比分析了不同倾角下梭锥管内的速度场和浓度分布特性。结果表明,在上锥管结构尺寸、锥圈间距不变的条件下,锥圈倾角β与下锥管倾角γ相等且等于45°时,梭锥管水沙分离效果最好,在该角度下锥圈上表面泥沙滑动至排沙通道所需要的时间最短,梭锥管水沙分离效率最高。
- 王苗李琳谭义海
- 关键词：水沙分离倾角数值模拟
- 梭锥管内泥沙沉降特性及运动轨迹研究被引量：4
- 2013年
- 文章从梭锥管浑浊流体分离装置(简称梭锥管)内泥沙沉降的力学特性出发,针对梭锥管水力分离水沙的力学机理进行了研究。研究结果表明:梭锥管内部的流场分布为锥圈间的水沙循环和整个梭锥管内部的水沙循环流动。梭锥管的水沙分离效果与其本身的倾斜角度α和锥圈的倾斜角度β有关,与前期实验结果相一致。泥沙在无锥圈梭锥管中与有锥圈的梭锥管中下沉相同H距离所需时间t'与t之比大于1,说明在梭锥管内布置若干个一定角度的锥圈能极大的缩短沉降时间,达到了快速分离浑水的效果。但当锥圈个数n继续增大时,t'与t之比不再随之增大,说明锥圈个数与水沙分离效果存在最优组合。随着β逐渐变小泥沙的下滑速度会随之降低,当β接近泥沙的水下自然休止角时,锥圈上产生淤积。随着梭锥管倾斜角度α的变化泥沙沉降轨迹发生相应变化。文章研究结果初步探明了梭锥管混浊流体分离装置快速水力分离水沙的机理,并从理论上论证了前期物理试验中得出的结构优化参数的合理性。
- 杨海华李琳靳晟谭义海邱秀云
- 关键词：环境水力学沉降特性
- 梭锥管浑浊流体分离装置排泥方式优化试验研究被引量：7
- 2011年
- 针对同一梭锥管浑浊流体分离装置分别采用孔口出流排泥和管道排泥两种不同的排泥方式,同时考虑梭锥管倾角不同对排泥耗水率、排泥水的浓缩率和"清水"的出水量及其含沙浓度的影响进行泥沙水动态沉降试验研究。试验结果表明:梭椎管的排泥耗水率、浓缩率和"清水"的出水量与排泥方式密切相关。梭锥管采用管道排泥浓度远高于孔口排泥浓度,排泥水浓缩率可达5倍以上,耗水率仅为10%左右,仅为孔口排泥耗水率的20%。梭椎管倾角对耗水率与浓缩率影响较小,倾角为60°时,耗水率最小,浓缩率最大。要保证较小耗水率和较大溢流量排泥方式是关键因素。
- 谭义海李琳邱秀云杨海华
- 关键词：固液分离
- 不同进流浓度梭锥管水沙两相流场三维数值模拟被引量：2
- 2015年
- 为了获得全面详细的梭锥管内部流动特性,本文探讨进流浓度对梭锥管内水沙分离效果的影响,据此来揭示梭锥管水力分离水沙的机理。本文采用重整化RNG(renormalization group)紊流模型与简化的多相流Mixture模型在泥沙浓度为5和15 kg/m3时对梭锥管内水沙两相流场进行了三维的数值模拟计算。并将计算结果与PIV测量结果进行对比,计算结果与PIV测试结果一致。结果表明:在进流量相同时随着进流浓度的增加,在上锥管边壁清水上升通道内速度增加,水流挟沙力增强,随水流溢出的泥沙量增多,并且随着进流浓度的增加梭锥管各个断面泥沙体积浓度及紊动强度值也随之增加,上锥管得到的清水面积也随之减小,不利于梭锥管内水沙分离。
- 王苗李琳安昶纪媛媛
- 关键词：水沙分离PIV数值模拟
