水流作用下混凝土表面剪切力及其冲磨特性的试验研究

为了获得水流作用下混凝土表面剪切力和抗冲磨强度的变化规律,以水泥砂浆替代混凝土,设计制备环形试件作为研究对象,将一部分试件浸入1 mol/L的氯化铵溶液浸泡,以得到表层具有不同溶蚀程度的环形试件,再利用自主设计的水流冲刷试验装置,开展试件在不同条件下的水流冲刷试验,分析水流流速、含砂率和溶蚀程度等参数对试件表面剪切力的影响以及试件抗冲磨强度的变化。结果表明:水泥砂浆试件表面剪切力随流速和含砂率的增大而增大,且与流速的1.70次方成正比;溶蚀后试件的表面剪切力比未溶蚀试件有明显增加,随着溶蚀程度的提高,试件表面剪切力也有一定增加;试件抗冲磨强度随着溶蚀程度和冲刷流速的增大而降低。

低压浑水管道输沙规律研究及水流挟沙力计算

【目的】确定输水工程适宜运行的水力条件。【方法】以巴音沟河流域输水工程为研究对象,通过数值模拟的方法研究不同泥沙质量浓度、压力条件下浑水管道输沙规律及水流挟沙力特性。【结果】(1)管道断面垂向泥沙质量浓度分布受压力、体积含沙量及管径等因素的影响;当压力及管径较小时,泥沙淤积厚度为6.3~8.0 mm,压力及管径较大时,在Y=-0.07区域以下淤积较多,淤积厚度达到8.6~9.4 mm;(2)同一管径及流速下,随着体积含沙量的增大,该区域流速梯度增大,最大增幅为14%;(3)随着水流速度增大,水流挟沙力增大,悬移质质量浓度也越大,但是悬浮指标逐渐变小。【结论】在低压浑水管道中,管径越大、泥沙质量浓度越大、压力越小,水流挟沙力越小,泥沙越容易淤积。

桥梁基桩在含沙水流冲击作用下的冲蚀磨损数值模拟研究

过水桥梁的基桩外露已成为影响桥梁安全性的重要因素,携沙水流会对外露部分的基桩产生冲蚀作用,加速混凝土的破坏,累积到一定程度,会导致桥梁安全性降低,影响桥梁交通的正常运营。为研究携沙水流对基桩的冲蚀磨损规律及其影响因素,利用ANSYS-Workbench建立三维模型,在FLUENT的工作环境下,模拟水沙两相流的流动特性,并求解得出基桩最大冲蚀磨损速率。通过数值模拟,研究了携沙水流的流场特性,并得出了在不同流速、含沙量及粒径下的冲蚀磨损规律。结果表明:流速、含沙量及粒径都对最大冲蚀率有较大影响,其中,最大冲蚀率随流速的增加而增大,并呈现出明显的指数关系;含沙量与最大冲蚀率呈现出正相关关系;最大冲蚀率随粒径的增大呈现出先减少后趋于稳定的趋势。研究成果可以为后续基桩冲蚀磨损预测的工程应用提供相关依据。

产水气井井筒携砂机制及携砂能力评价试验与应用

对垂直井筒不同水气比和含砂体积分数下的气水砂三相流动机制及气水携砂能力进行系统的试验研究。通过试验得到单相气体携砂和气水携砂临界流速与砂粒径的定量关系和规律。根据试验数据揭示的气液携砂机制,建立不产水和产水气井的临界携砂流速模型,用于预测给定生产条件下的携砂条件和携砂能力,并提出考虑井筒携砂的新型气井综合协调曲线用于实际气井工况分析和制度调整。结果表明:一旦气井见水,气井携砂能力将比不产水条件下严重降低,气体流速和水气比是控制携砂动态的主要因素;随着水气比从零开始升高,流型依次为无携砂现象的泥状流、具有携砂能力的环雾流、段塞流,以及其他相同水气比条件下的气水两相流型;气液两相流要达到携砂条件,气体流速必须达到携液流速,并且液相流速要达到基本的单相液体携砂条件。

水沙流作用下粗糙度对圆柱体结构受力特性及冲蚀的影响

基于Fluent软件建立三维模型,采用SST k-ω湍流模型,对含沙量在0.05、0.5和5 kg/m^(3),柱体表面粗糙度在0、0.1%D、0.3%D、0.5%D、0.8%D和1%D时单圆柱绕流的柱体的受力特性及冲蚀进行数值模拟,研究了不同含沙量水流作用下,粗糙度对圆柱的平均阻力系数、升力系数及冲蚀率的影响。结果表明:在同一含沙量的水流作用下,柱体的升力系数在粗糙度为0.5%D时达到最大值;当柱体表面粗糙度相同时,平均阻力系数受水沙流含沙量的影响较小,升力系数受含沙量的影响较大;在不同含沙量的水沙流作用下,圆柱体结构的壁面冲蚀率在粗糙度为0.3%D时达到最大值。

沙洋站断面输沙特性刍议

河床演变的根本原因是输沙的不平衡,而进一步的深层原因是动床水沙两相流的内在矛盾和不恒定流外部条件。河床和水流具有"自动调整作用",即在不断淤积和冲刷的发展过程中,河床和水流进行自动调整。由于冲淤变化大,沙洋站测流断面的这种自动调整尤其明显。本文主要对该站近年来的断面输沙特性做一些浅要的分析。

国道G318玉普～然乌段溜砂坡形成中流水作用的讨论

在国道G318西藏境内玉普～然乌段溜砂坡的勘察、研究及治理中,由于对地表流水的搬运作用认识不足,导致其治理措施存在一些遗留问题。根据野外调查溜砂坡水砂流堆积特征、冲刷痕迹以及毁坏设施现象,分析其地形地貌及气象资料,并采用试验及搬运作用因素分析,说明了地表水在溜砂坡搬运中具有不能忽略的作用。

压裂返排液对不携砂滑溜水压裂液性能影响研究

为了解决压裂返排液无法重复利用的问题,开展了压裂返排液对不携砂滑溜水压裂液性能影响研究。通过对压裂液表观黏度、助排性能、降阻性能及储层岩心分散率4个方面进行研究,确定了返排液对不携砂滑溜水各项性能指标的影响。实验结果表明,返排液复配比例越高,滑溜水基液表观黏度越小,滑溜水的降阻性能越差。现场应用过程中,返排液复配比例不应高于50%,返排液的加入对压裂液的表面张力有一定的降低作用,可促进压裂破胶液快速返排,降低压裂液对储层的伤害,返排液的岩心水敏程度总体较低,复配后的滑溜水分散率均低于5%。该项技术为提高压裂返排液利用率提供了技术支撑。