基于投影寻踪回归方法的微压过滤冲洗池水头损失与过滤效率预测模型

以微压过滤冲洗池的水头损失与过滤效率为考核指标,考虑进水流量、矿化度、含沙量与滤网孔径4个因素进行正交试验设计,采用投影寻踪回归方法PPR分析各个因素对考核指标的影响权重,选取20组试验数据建立含沙微咸水条件下微压过滤冲洗池水头损失和过滤效率的预测模型,探究了含沙微咸水对微压过滤冲洗池的水头损失和过滤效率的影响。研究结果表明,影响微压过滤冲洗池水头损失的因素由大到小依次为进水流量、含沙量、矿化度、滤网孔径;影响过滤效率的因素由大到小依次为含沙量、进水流量、矿化度、滤网孔径;构建的PPR预测模型的预测精度整体合格率达100%;当进水流量为6~7 m^(3)/h、含沙量为0.5~1.0 g/L、矿化度为0~2.0 g/L及滤网孔径为0.125~0.180 mm时,水头损失存在最小值;当进水流量为9~10 m^(3)/h、含沙量为1.75~2.00 g/L、矿化度为0~3.0 g/L及滤网孔径为0.125~0.150 mm时,过滤效率存在最大值。物理模型的试验结果可为微压过滤冲洗池的实际应用提供研究基础。

侧式进/出水口水头损失系数多元线性回归分析

进/出水口水头损失是抽水蓄能电站输水系统水头损失的重要组成部分,准确计算水头损失是评估电站运行经济效益的重要需求。本文通过数值模拟方法研究了14个实际侧式进/出水口的水头损失系数;利用多元线性回归方法,建立了基于侧式进/出水口体型参数计算水头损失系数的回归方程,分析了侧式进/出水口体型参数对其水头损失系数的影响规律。结果表明:侧式进/出水口体型参数对水头损失系数的影响程度,对出流工况较显著,而对进流工况不显著;出流工况,侧式进/出水口体型参数对水头损失系数的相关性,扩散段长度、扩散段分流墩中墩缩进距离、水平扩散角、垂向扩散角、分流墩墩头中边孔宽度比和反坡段坡比为正相关,调整段长度和防涡梁段长度为负相关;利用回归方程得到的水头损失系数与数值模拟方法的结果吻合较好。本文建立的回归方程为计算侧式进/出水口水头损失系数提供了新方法。

网式过滤器水头损失动态变化规律

网式过滤器是微灌系统的关键部件之一,对过滤杂质,减缓滴头堵塞起到重要作用,但过滤器水头损失往往随拦截杂质的增多而增大,导致滤网破损或系统被迫停机。为明晰过滤器水头损失变化规律,该研究采用文献数据归纳分析和试验相结合的方法,对7种网式过滤器水头损失数据开展聚类分析;以Y型网式过滤器为例,测试不同流量、泥沙浓度和沙粒级配对过滤器水头损失的影响,以减少水头损失激增、提高拦沙效果为主要目标开展综合评价,优选过滤器适宜的运行工况。结果表明:1)不同类型网式过滤器水头损失随时间变化可分为平稳增加阶段和突然增加阶段,突然增加阶段的水头损失增长速率更大,堵塞均匀度均大于1。2)相同流量和浓度下,以>100~125μm泥沙为主的Ⅲ级配和以>125~150μm泥沙为主Ⅳ级配含沙水较以>54~75μm泥沙为主Ⅰ级配和以>100~125μm泥沙为主Ⅱ级配含沙水更容易产生水头损失激增。相同流量下,高浓度工况更容易出现水头损失激增;相同浓度下,流量为3.5 m^(3)/h时最容易使过滤器水头损失激增。3)CRITIC-TOPSIS综合评价结果表明排名前3的分别是流量2.5 m^(3)/h、泥沙浓度60 mg/L工况下Ⅲ、Ⅳ和Ⅱ级配含沙水,综合得分指数分别为0.726、0.712和0.711;低泥沙浓度、大颗粒级配和高泥沙浓度、小颗粒级配在流量2.5 m^(3)/h时综合性能好,高泥沙浓度、大颗粒级配在流量4.5 m^(3)/h综合性能好,低泥沙浓度、小颗粒级配在3种流量下综合性能差异不大。研究可为减少过滤器水头损失和增加运行时长提供参考。

环形流道叠片过滤器水头损失和过滤性能试验研究

为探究直线形流道和环形流道叠片过滤器对水中泥沙的过滤能力,首先通过室内试验,测试两种过滤器在4种沙粒级配中值粒径(106、121、126和165μm)、3种含沙量(0.10、0.15和0.20 g/L)和5种进口流量(1.5、2.0、2.5、3.0和3.5 m3/h)下的水头损失和过滤性能,然后以过滤器水头损失、堵塞均匀度、拦沙量、拦截泥沙粒径分布等作为评价指标,使用熵权法优选叠片结构参数。结果表明:清水条件下,环形流道叠片过滤器水头损失小于直线形流道叠片过滤器。含沙水条件下,直线形流道的叠片过滤器水头损失达到8 m时间较环形流道叠片过滤器延长10倍,且水头损失降幅最大达到52.5%,总拦沙量最大提高6.3%,中值粒径大于110μm的配沙,平均拦沙量提高0.22%。该研究提出的环形流道可替代传统的直线形流道,在不降低过滤能力的前提下减小过滤器水头损失,延长反冲洗周期。

长距离有压输水工程整体模型试验管道沿程水头损失替代研究

长距离有压输水工程一般通过设置阻力环的水头损失替代法进行整体模型试验研究。依托深圳市北坑水库输水隧洞工程,对不同雷诺数、环数和布置方式下阻力环的水头损失替代效果及其变化规律进行数值模拟研究发现:当雷诺数Re>0.32×10^(5)后,几乎不会造成阻力环局部水头损失系数与阻力环后旋涡区长度变化;孔径比d/D减小或距径比L/D增大会增强阻力环的水头损失替代效果;当d/D=0.8,L/D=0.5,环数n>2时,阻力环平均局部水头损失系数K_(d)随环数n增加而减小,当环数n>20后K_(d)不再随环数变化。在此基础上推导出环数影响系数ε随环数n的变化规律及其拟合曲线,以及阻力替代段总局部水头损失和替代管道长度计算公式。通过分析环数对漩涡区长度的影响,阻力替代段后需设置不小于2.5D的过渡段才能保证水流流态恢复至未替代状态。

黄水东调二期输水管道水头损失计算

随着城市规模的一直发展,及环境变化带来的水资源不均的矛盾日益提升,采用远距离管道输水能够有效解决这一问题。近年来,长距离管道调水的工程不断增加。大口径长距离输水管道相对于渠道调水具有施工灵活、节省土地资源等优势。文章结合山东省黄水东调二期工程实际运行情况,重点对比研究了不同水头损失的计算方法,及大口径涂塑钢管摩阻系数选取的问题,并提出对长距离输水管道水头损失计算的建议,对于长距离输水管道设计具有指导意义。

给排水常用标准中水头损失计算公式比较分析

通过采用不动点迭代法解柯尔勃洛克-怀特公式,对现行给排水常用标准规定的三种水损计算公式进行分析比较后发现:在旧钢管的计算中,海澄-威廉系数在不同的流速范围内采用海澄-威廉系数修正公式修正后,可减小与柯尔勃洛克-怀特公式计算结果的误差。然而,当采用除旧钢管以外的管材进行类似的修正时,误差反而更大。此外,现行常用标准存在海澄-威廉系数和当量粗糙度取值不一致的问题,也是造成海澄-威廉公式和柯尔勃洛克·怀特公式的计算结果存在较大误差的原因之一。

内涝过程中超载节点水流结构及水头损失分析

为探究处于内涝过程超载状态节点的水流结构及水头损失,基于室内管道节点模型进行了87组不同边界条件的三维构造模型模拟,完成了室内试验与数值模拟的对比验证;采用定性定量分析、数据相关性拟合和π理论研究了孔径比(节点直径Φ_(m)和管道直径Φ_(p)的比值)、管道坡度、承压水头对节点内水流结构和水头损失的影响。研究结果表明:节点出口处的水量交互是产生水头损失的主要原因;局部水头损失系数K随孔径比的增大而增大,随超载水深、承压水头的增大而减小;通过π理论提出K=f(Re)的求解思路是可行的;两种孔径比节点的K值对坡度变化的响应不同,管道坡度的设计需要考虑节点孔径比的影响。研究成果补充了雨洪耦合模型中的节点水流结构,可为一维管网在节点处的水头损失计算提供经验数值和参考。

复合地层稳态渗流水头损失计算模型试验研究

研究预测复合地层渗流过程中水头损失变化规律与简化计算,针对不同类型的复合地层进行稳态渗流条件下的水头损失简化计算模型试验。结果表明,复合地层渗流过程水头损失明显受到地层交替分布影响;粗粒土复合地层按照渗透系数较大的土层向渗透系数较小的土层方向连续渗流,水头损失大小采用达西定律简化计算;渗透系数小的粉质黏土层若是位于复合地层的上层或是中层,可能出现渗流的不连续,甚至是水头的消失,水头损失大小由渗透系数最小的地层控制简化计算;位于大厚度粉质黏土层下的饱水地层,水头损失从粉质黏土层临界面以下土层进行重新简化计算。

大型明渠调水工程输水建筑物水头损失测算

近年来南水北调中线总干渠部分输水建筑物出现水位偏高和流态异常现象,存在输水能力下降风险,亟需评估水头损失状况,但存在建筑物内部无监测站点、工程运行尚未达到设计规模、监测数据缺乏校验等问题。采集了总干渠2022年大流量输水期间的水位、流量监测数据,开展第三方水力学原型观测,复核与校正了监测数据。提出一种使用综合水头损失系数的水头损失推算方法,对总干渠158座输水建筑物中具备分析条件的143座,推算了加大流量下的水头损失。结果表明,总干渠输水建筑物分配水头总体有剩余,分布存在明显差异。全线总计剩余水头3.05 m,其中穿黄以南段、穿黄至漳河段和漳河以北段各自剩余0.48、1.06、1.51 m,分别占分配水头的4%、13%、12%。全线有40座输水建筑物的水头损失超过分配值,其中倒虹吸31座、渡槽4座、暗渠4座、隧洞1座。

滴头插入对滴灌毛管水头损失影响试验研究

为了提高滴灌毛管水力设计精度,通过试验研究了因滴头插入引起的毛管局部水头损失,根据试验现象分析了毛管局部水头损失占沿程水头损失比例hj/hf、毛管局部水头损失系数ξ,与滴头类型、滴头间距以及雷诺数之间的关系.结果表明:对于不同的滴头和滴头间距,毛管局部水头损失占沿程水头损失比例hj/hf差别较大.在相同间距下,迷宫流道滴头插入导致的hj/hf要大于压力补偿式滴头;对于同一类型滴头,滴头间距越小,局部水头损失越明显,hj/hf越大,且均大于微灌工程技术规范规定;若按规范取沿程水头损失的0.1～0.2计算局部水头损失,将导致滴灌工程设计中水头损失计算偏小.不同类型的滴头,毛管局部水头损失系数差异较大,其中迷宫流道滴头ξ基本在0.6以上,而压力补偿式滴头ξ为0.3～0.5,且ξ随滴头间距减小而增大、随雷诺数增大而减小,雷诺数越大,ξ变化越趋于平稳.通过对试验数据进行回归与统计分析,提出了毛管局部水头损失系数计算公式,相关系数R2为0.953.

内镶贴片式滴灌带局部水头损失试验研究

通过试验研究了标准管径16 mm的5种内镶贴片式滴灌带的局部水头损失,分析了滴灌带局部水头损失占沿程水头损失的比值hjt/hf和局部水头损失系数α的变化规律.结果表明:相同工作压力下,滴灌带当量直径随壁厚的增大而减小,造成沿程水头损失和局部水头损失的增大,局部水头损失与壁厚、滴头断面面积和雷诺数有关.随着雷诺数的增大,滴灌带局部水头损失占沿程水头损失的比值hjt/hf减小,最小值可达到0. 67,但仍超过中国制定的微灌工程技术规范设计标准(0. 1~0. 2).通过对试验数据进行多元回归分析,提出了滴灌带局部水头损失系数与过水断面收缩比和雷诺数的关系式,相关系数为0. 96.

长距离输水管道水头损失计算可视化程序设计与应用

长距离输水工程是解决水资源时空分布不均衡,提高资源配置效率的重要手段。利用MATLAB可视化交互式工具GUI,结合管道水头损失计算的相关理论和计算公式,考虑了管道转弯、进出口形式、主管分岔情况和沿线阀门等情况,设计编写了管道水头损失计算的可视化程序,并应用于西南地区某输水工程主干线的计算中。该程序大幅减少了工程设计过程中的人工计算的工作量,有效提高了长距离输水管道水头损失计算的准确性和计算效率。

滴灌毛管局部水头损失计算方法研究

为了探明安装插入式灌水器的毛管局部水头损失计算方法及其在沿程水头损失中所占的比例,从水力学基本原理出发,分析了毛管局部水头损失与其影响因素之间的关系,推导出毛管局部水头损失及占沿程水头损失比例的计算公式,并进行了讨论分析。结果表明:毛管局部水头损失随着毛管内径的增大而减小,随着灌水器插头断面面积、灌水器流量和灌水器个数的增大而增大。毛管局部水头损失占沿程水头损失比例是由灌水器个数、流量、间距、插头断面面积以及毛管内径共同决定的,在不同参数情况下,其值由0.02到1.10不等,在某些情况下,局部水头损失甚至大于沿程水头损失,由此说明,毛管局部水头损失计算方法的研究对提高滴灌毛管设计精度具有重要意义。

大口径玻璃钢管承插式接头局部水头损失系数探究

针对大口径玻璃钢管承插式接头局部水头损失系数取值问题,以新疆小洼槽倒虹吸工程为例,结合工程实际选取合理的观测段,并依据多年实测资料,采用伯努利方程原理,初步确定倒虹吸管承插式接头局部水头损失系数。在此基础上,将倒虹吸全段水头损失（包含承插口接头局部水头损失）水力计算结果与上下游水位实测数据进行对比分析,验证该系数取值范围的准确性。最终建议大口径玻璃钢管承插式接头局部水头损失系数ζ取值范围为0.0035～0.005。

迷宫流道沿程水头损失试验研究

迷宫流道由于其结构本身的特点,其水流的水头损失以局部水头损失为主,但目前对于沿程水头损失占总水头损失的比例却没有统一的结论。针对以上问题对梯形迷宫流道及齿形迷宫流道内的水流沿程水头损失进行了物理模型试验。结果表明:梯形45°,梯形60°,齿形45°及齿形60°迷宫流道内水流沿程水头损失占总水头损失的比例分别保持在8.1%左右、14.9%左右、2.1%左右及2.9%左右。

基于CFD的管道流动局部水头损失系数的数值计算

本文利用FLUENT软件对几种常见模型管道在k-ε湍流情况下的流场、压力场进行了数值模拟,并根据数值模拟结果对突扩管的局部水头损失系数进行了修正。结果表明:对于突扩管在同一雷诺数下,随着管径比值(前程管径与后程管径之比D1/D2)的不断增大,局部水头损失及损失系数均减小;而随雷诺数的增大,突扩管流场中的局部水头损失系数逐渐增大。

铝塑复合(PAP)管局部水头损失的试验研究

通过对铝塑复合 (PAP)管及配件的试验研究 ,对建筑给水不同供水方式局部与沿程水头损失的计算比较 。

水电站拦污栅水头损失的计算问题

通过对水电站拦污栅水头损失计算问题的分析，给出了其计算方法及正确选择水头损失系数的计算公式。

矩形明渠消力池水跃的水头损失研究

为了研究沿程水头损失与局部水头损失的变化规律,根据沿程水头损失的基本定义,推求矩形明渠消力池水跃区沿程水头损失与床面阻力系数、水跃共轭水深比、跃前断面宽高比及跃前断面水深的理论关系,提出了矩形明渠水跃区沿程水头损失及其系数和局部水头损失系数的理论公式,给出了沿程水头损失系数、局部水头损失系数和总水头损失系数的简单拟合公式。研究表明:沿程水头损失随着跃前断面水深和床面阻力系数的增大而增大,随着水跃共轭水深比和跃前断面宽高比的增大而减小;局部水头损失系数随着跃前断面弗劳德数的增大而增大;水跃区局部水头损失占比随着弗劳德数的增加而增加,弗劳德数为3时的局部水头损失占比达到90%,弗劳德数为6时的局部水头损失占比已达到95%以上。研究成果可进一步完善并丰富水跃理论体系。