基于VOF模型的深隧系统入流竖井两相流模拟

以国内某深隧系统工程的入流竖井为研究对象,应用Realizable k-ε湍流模型对不同工况下竖井段入流全过程进行瞬态模拟计算,并结合物理模型试验,对比不同工况下竖井内流场特征及其消能性能。结果表明,数值模拟与模型试验结果吻合度较高,竖井均是在来流方向一侧的溢流量较大,且在该侧竖井底部的水流紊动较管口侧更剧烈;设计工况下竖井泄流过程中的液相下跌流速最大可达到10 m/s,排气井内气相平均上升速度为2.5 m/s,而排气井外侧的气流因受水流下跌的影响,速度较大,可达5 m/s;竖井内部仅在溢流堰和管道入口上方存在局部负压,且随着流量增大,负压区扩大,最大压差为154 kPa;竖井入流量在不超出工程设计流量时,消能率在73%以上,具有较好的消能效果,但在过载工况下,其消能效果有所降低。

基于多相流模型的深隧系统的入流竖井气-水-沙三相流动研究

该文以国内某深隧系统工程的入流竖井为研究对象,采用Eulerian模型与Realizable k-ε湍流模型对竖井段含沙水流动态入流过程开展数值模拟,通过物理模型试验验证所用计算模型的可靠性。通过分析不同工况下,竖井段气-水-沙三相流动特性,得到泥沙输移规律及淤积分布情况。结果表明:竖井段内泥沙淤积区域整体呈现对称性分布特征;含沙率越高,含沙水流运动受泥沙运动影响流速降低越明显,最终所形成的淤积区域与沉积量也更大。设计入流速度工况下(4.2m/s),沉沙池右侧淤积泥沙呈“先扩散,再聚拢”的运动趋势,淤积泥沙高度远低于溢流堰,证明该结构可有效避免已沉积泥沙被来流冲入竖井;较小入流速度工况下(3 m/s),沉沙池右侧的泥沙淤积区域中心最大流速相对于水流流动速度低50%,沉积泥沙的流动扩散性降低。

深隧调蓄系统中入流竖井内部流场的数值模拟

入流竖井是城市深隧调蓄系统与浅层排水系统衔接的关键部件,竖井内部流场直接影响竖井的消能、控声、排气功能,进而影响深隧系统的正常运转。为此,利用FLUENT软件中的RNG k-ε湍流模型,对跌落式入流竖井内部流场进行了数值模拟,计算了不同竖井体型和不同入口流速工况下竖井内部压力场、速度场的变化规律以及竖井的消能率。结果表明,入口流速的变化对下方渐缩管和消能管下侧的压力影响较大,低流速工况对消能管的压力较大、高流速工况对渐缩管的压力较大,入口流速的增加会导致消能管消能效果的下降;另外,适当增加消能管长度可有效提高消能效果和出水稳定性。

基于数值模拟的武汉大东湖深隧入流竖井选型

入流竖井是排水深隧系统关键组成部分之一,选择合适的入流竖井类型直接影响着排水深隧系统的设计和运行。以武汉大东湖污水深隧工程中处理能力最大的二郎庙入流竖井为例,选择旋流式和折板式两种入流竖井进行对比,并采用realizable k-ε模型和SIMPLER算法分别对入流竖井中的流态、流速和压强等进行数值模拟分析。结果表明,在设计工况条件下,旋流式入流竖井在气液分离效果、整流效果、池体受力情况和消能效果等方面均优于折板式入流竖井,考虑到两类入流竖井在造价方面相差不大,故该工程采用旋流式入流竖井。

基于FLUENT的排水深隧入流竖井三维湍流仿真

依托武汉大东湖深隧建设项目,采用流体力学分析软件(ANSYS 15.0-FLUENT)对落步咀预处理站的入流竖井进行建模分析,对比了两种典型竖井(涡流式和折板式)在不同工况下的消能和排气效果。模拟结果表明,在正常工况下,涡流式竖井中心入流筒中能形成附壁螺旋流,出流管末端断面平均流速为2.1 m/s,水相体积分数为0.991;折板式竖井通过流体在折板间的反复跌落实现消能和排气,出流管末端断面平均流速为3.0 m/s,水相体积分数为0.983。在过载工况下,两种竖井均不具备排气、消能效果。综合对比两种竖井的排气和消能效果,涡流式竖井略优于折板式竖井,且折板式竖井在大流量工况下会冲击井壁,影响竖井结构安全。

镇江市沿金山湖排水深隧系统工程设计

为保护镇江金山湖水环境质量并提升老城区排水防涝能力,开展了沿金山湖排水深隧系统工程建设,提出了深隧转输调蓄和末端湿地生态处理的系统性治理方案,并进行了相应工程设计。介绍了深隧系统的主隧、入流竖井、多功能雨水泵站、雨水处理站及生态湿地等设施的设计参数及工艺特点,并总结了工程设计的重点和难点。工程建设完成后成为高密度老城区首个集雨水转输调蓄、径流污染生态净化以及排水防涝于一体的多功能深隧,可为类似项目提供借鉴。