高扬程虹吸保障条件分析与合理管径选择数值模拟

富水性斜坡易产生滑坡进而形成泥石流,斜坡排水是防止地质灾害的重要手段。虹吸排水具有实时性和免动力等优势,但因斜坡排水涉及高扬程,在虹吸管内的低压环境中流动液体会发生强烈的空化现象,从而产生气液两相流。在间歇性虹吸排水过程中,如果不及时将析离的气泡带走,气泡会积聚在虹吸管顶点附近,最终破坏虹吸过程。通过对管内两相流型分析,发现只有形成完整的弹状流,才能将气泡带走,保证虹吸的长期有效。采用流体数值计算软件FLUENT的VOF模型,分别对管径为4、5、6、8mm的虹吸管内气液两相流型进行模拟。结果表明:管径小于5mm的条件下,表面张力起主要作用,形成完整弹状流;管径大于6mm的条件下,形成附壁弹状流。该结论通过物理模型试验也得到证明。