曲面溢流悬板倾角对排沙漏斗流场特性的影响

排沙漏斗的流场特性对其水沙分离性能具有决定性作用,为了探究曲面悬板的倾角对排沙漏斗流场特性的影响,利用大涡模拟和VOF相结合的方法,对曲面悬板倾角分别为5°、10°、15°时的排沙漏斗三维流场特性开展研究,并与相同进流量下排沙漏斗设置平面悬板时的流场特性进行对比。结果表明,采用曲面悬板可增大漏斗室内的涡流强度,减小低流速带的范围,倾角增加能提高空气涡的稳定性、增加空气涡的强度和尺寸,有利于水沙旋流分离;锥体区径向流速随倾角增加而增大,且基本指向漏斗中心,有利于泥沙快速输移至排沙底孔;曲面悬板表面溢出水流的流速大于平面悬板表面的流速,且倾角θ为15°时,悬板上流速最大。

平房子灌区排沙漏斗悬板开孔位置优化研究

在排沙漏斗工程设计中,悬板非溢流区开孔可以获得更好的水沙分离性能,具有良好的工程应用前景。文中以平房子灌区渠首排沙漏斗为例,利用数值模拟的方式探讨了不同悬板开孔位置对排沙漏斗工程效果的影响,确定了悬板开孔位置的最佳方案,其成果可为工程设计和相关研究提供借鉴。

灌区排沙漏斗悬板开孔率优化研究

排沙漏斗是高含沙河流水利工程中的重要泥沙处理工程手段,具有广泛的工程应用前景。在排沙漏斗设计中,在悬板非溢流区开孔可以获得更好的水沙分离性能。以某灌区渠首排沙漏斗为工程背景,探讨不同悬板开孔率对排沙漏斗工程效果的影响。结果表明,10%的悬板开孔率工程效果最佳,推荐在工程设计中选用。

排沙漏斗的水流特性试验研究及其工程应用

根据排沙漏斗模型试验资料 ,通过对比分析排沙漏斗清、浑水流场特性 ,初步探明了排沙漏斗的水流结构和输沙机理。同时 ,排沙漏斗的原型观测和实际应用表明 ,排沙漏斗的实际工程应用是成功的 ,与曲线沉沙池和厢形沉沙池等传统工程措施相比 ,它具有截沙率高、排沙耗水量小。

排沙漏斗流场的大涡模拟

排沙漏斗是一种截沙率高、冲沙耗水量小的新型的泥沙处理设施。为了得到全面详细的排沙漏斗流场结构信息,进一步探明排沙漏斗的排沙机理,采用大涡模拟和VOF方法,对排沙漏斗内水气两相流进行了3维数值模拟。计算的水流流速分布与用激光多普勒测速仪(LDA)所测得的试验结果基本一致。根据模拟结果对排沙漏斗内水流流速分布提出了一些新的认识。计算结果显示了排沙漏斗中二次流的特征,分析指出二次流是排沙漏斗能够顺畅高效排沙的关键。

排沙漏斗优化及输沙特性试验研究

采用大比尺模型试验对排沙漏斗体型进行了优化研究,通过设置适当的悬板和调流墩以及漏斗的体型、尺寸,形成稳定的三维螺旋流使水沙分离实现连续排沙。排沙下界粒径较大时,可以选择较小的漏斗尺寸,使涡流强度提高以较小的耗水率排放泥沙。排沙下界粒径很小时,须选择较大的漏斗尺寸,使涡流强度适当以避免细颗粒泥沙因紊动上浮而被带入引水渠,同时还要避免泥沙在漏斗内淤积。直径60m的漏斗经优化体后,试验结果表明,工作流量为40～50m3/s,粒径大于0.1mm的泥沙排除率达到90%,而排沙耗水率小于10%,效果良好。

排沙漏斗截沙率计算

排沙漏斗是经过15年系列模型试验及原型观测研究成功的排沙设施,该设施工程设计时的截沙率一般通过试验测得。文章根据多年原型工程的运行经验,分析了影响排沙漏斗截沙率高低的主要因素,通过量纲分析给出了各因素与截沙率之间的函数关系,结合室内系列模型试验,运用数值分析的方法推导出排沙漏斗截沙率的计算公式,并利用实际工程的原型观测资料对所推导的公式进行对比验证。结果表明,该公式的计算误差不超过±5%,可供今后排沙漏斗工程设计计算参考。

悬板开孔对排沙漏斗流场特性的影响

排沙漏斗的水沙分离性能取决于其流场特性,为了弄清楚悬板开孔对流场特性的影响,利用粒子图像测速技术和数值模拟方法,分别对悬板溢流段和非溢流段同时均匀布孔、仅在非溢流段布孔和无孔时的排沙漏斗流场特性开展研究。结果表明:(1)布孔位置不影响涡流性质但影响其强度,均匀布孔时涡流强度最小,不利于水沙离心分离;(2)无孔和仅在非溢流段布孔时的流场特性有利于泥沙径向输移、沉降和排出,均匀布孔径向速度和二次流流速减小不利于泥沙输移和排出;(3)仅在悬板非溢流段布孔时悬板表面速度大于其他方案,泥沙不易淤积于悬板。为减少悬板上的泥沙淤积量且同时要保证较高的泥沙截除率时可采用仅在悬板非溢流段布孔的方案优化悬板体型。

排沙漏斗三维流场的数值模拟

在对排沙漏斗的计算区域作了特殊处理后,选用适当的边界条件,采用VOF方法追踪自由水面,结合RNG双方程湍流模型,对排沙漏斗内三维两相流场作了数值模拟,给出了水面线、静压、速度等参数的分布。将数值计算得到的流速分布与试验实测结果进行了对比,两者吻合较好。计算结果对研究排沙漏斗的流场特性和输沙机理以及优化排沙漏斗设计具有一定的指导意义。

科氏惯性力对排沙漏斗流场影响的分析与模拟

曲线排沙设施,作为小尺度一般都略去科氏惯性力的影响。通过对排沙漏斗惯性力的分析,推导出科氏惯性力与弯道水体压差的关系式,阐述了科氏惯性力对形成径向横坡降、环流和强螺旋排沙涡流的作用和意义,以FLU-ENT6.3软件为计算平台,采用RNGk-ε模型和欧拉多相流模型对浑水在排沙漏斗内流动的气液固三相湍流场进行了数值模拟,给出了漏斗模型的水体压力和螺旋流速分布。分析、实测、模拟计算的结果有较好的一致性,本文的工作对设计曲线排沙设施有一定的指导意义。

排沙漏斗水流结构及对输沙过程的影响

经过十多年研究与总结，新疆农业大学相继推出了两种不同型式的排沙漏斗结构形式，分别用于排除来流中的推移质及悬移质泥沙。模型试验及部分原型观测的资料表明，其排沙效果好，且耗水量小。本文首次利用激光多普勒测速仪（ＬＤＡ）测试了其中一种结构形式排沙漏斗的三维螺旋流流场，对其时均流特性及紊动特性进行了分析和研究。同时还分析了其对输沙过程所产生的影响。

乌斯图河渠首的排沙漏斗设计

乌斯图河底栏栅式渠首进入引水渠中的泥沙，是采用排沙漏斗进行二次处理的。排沙漏斗不同于其它型式的沉沙池，它具有竖向螺旋水流结构，能连续引水排沙；其排沙流量仅占漏斗设计流量的７％左右，排沙率大于９０％，是节水型的排沙设施，这对于干旱缺水的地区有着现实的意义。本设计考虑了上游引水渠和下游冲沙廊道布置对漏斗水流整体的影响。该工程自１９９２年建成至今，引水排沙效果良好。

排沙漏斗的流场特性及输沙机理

排沙漏斗的工作原理是利用漏斗涡流排除进入渠道的推移质及悬移质泥沙。介绍了利用激光测速仪对排沙漏斗的三维流场的测试成果，分析了排沙漏斗的时均流特性和紊流特性及输沙机理。

大古水电站坝前排沙运行方式与排沙漏斗形态

为给实际工程排沙设施的设计和布置提供依据,基于1∶60整体模型,根据淤积泥沙扬动流速相似原理,试验研究大古水电站2条排沙廊道和1个底孔在不同运行方式下坝前库区的排沙效果和排沙漏斗形态。结果表明:排沙洞开启顺序对最终排沙效果影响不大;深水条件下,坝前排沙漏斗形态主要受泥沙特性决定,非黏性沙的排沙漏斗坡度接近于淤积泥沙水下休止角;大古水电站排沙设施的设计方案具备保证电站进水口"门前清"的条件。

Ⅱ型和H型立柱对排沙漏斗水沙分离性能的影响

为获取不同立柱体型对排沙漏斗水沙分离性能的影响规律,通过室内试验对不加设立柱、加设Ⅱ型和H型立柱支撑系统的排沙漏斗水沙分离性能进行研究。试验结果表明:无立柱时空气涡贯穿排沙底孔,涡径最大,清水区面积最大,漏斗室内的螺旋流强度最大;加设Ⅱ型立柱后空气涡产生偏移,涡径减小,清水区面积减小,漏斗室内的螺旋流强度减小;H型立柱下空气涡偏移距离最大,涡径最小,清水区面积最小,漏斗室内的螺旋流强度最小。相较于加设H型立柱,Ⅱ型立柱支撑系统下排沙漏斗的总截除率、泥沙排出率、漏斗室内淤积量、排沙耗水率与悬板下方不加设立柱时相近,为保证悬板安全及较高的截除率,可采用Ⅱ型立柱作为支撑体型。

排沙漏斗中的二次流及其影响

根据理论分析和现有试验成果相结合的方法,研究了排沙漏斗中二次流在排沙中的重要作用。应用二次流理论解释了一些排沙漏斗结构设计的内在原因,从二次流的角度去说明排沙漏斗是如何实现高效排沙的,得到了一些被试验和实践证实了的结论。着重地阐述了排沙漏斗在处理以悬移质为主的泥沙和以推移质为主的泥沙时排沙漏斗直径大小调整的原因。提出了平衡悬移质所需的水流临界径向速度公式,它为定量地判断水流能否向中心输移悬移质颗粒提供参考。

夏特水电站排沙漏斗模型优化

通过对夏特水电站引水排沙设施双排沙漏斗进行水力学模型试验,将原设计方案的漏斗直径、悬板高度、排沙底孔、底孔偏心距和进口涵洞等结构的关键尺寸进行了优化。上游干渠段在通过设计流量112.8 m3/s时,设计的排沙漏斗悬板高度不满足要求,导致干渠中水深过大,原设计方案的边墙高度不能满足过流要求。提出采用降低悬板高度、增大偏心距等方法来满足工程的要求。试验结果表明,在降低悬板高度、改变偏心距之后,干渠中水深明显降低,并且两个排沙漏斗中都易形成稳定的空气涡,提高了排沙率。

设导流墩排沙漏斗清水流场的测试研究

经过多年的理论与实践研究，螺旋流排沙已被广大的水利工作者所认可。本文首次利用毕托球测速系统测试了由新疆农业大学最新推出的带导流墩排沙漏斗的三维螺旋流流场，对其时均流特性进行了分析和研究。其次，文中还分析了其对输沙过程所产生的影响，为了进一步优化此类型排沙漏斗流态打下了基础。

排沙漏斗的水力分析计算

排沙漏斗具有独特的水力特性和省水排沙的效果，根据试验、原型观测研究及实际设计的经验，分析了排沙漏斗内的水流特性，提出了排沙漏斗的水力计算方法，探讨其设计的理论依据。

《螺旋流排沙漏斗》新技术的研究与应用

《螺旋流排沙漏斗》是经过多年系列模型试验及原型观测获得成功的。它的第一阶段成果《强螺旋流排沙漏斗》于1990年通过新疆维吾尔自治区科委组织的国内专家鉴定，成果属国内领先水平。对粒径大于1mm的粗颗粒泥沙排除率可达100％，排沙耗水量平均低于引水量的7％。第二阶段成果《螺旋流排沙漏斗》除具有上述成果的全部性能外，尚可对粒径0．05～1mm的细颗粒泥沙排除率达90％以上，排沙耗水量降至引水量的3％～5％。