环形水槽系统结构设计及最佳转速比研究

该文阐述了旋转环形水槽系统结构,分为上层旋转装置、中部环形水槽、底部支撑及测控系统4个部分。环形水槽是在剪力环和环形槽的剪切力和惯性力下形成水流,它相当于过水断面水流状态相同的无限长的水槽,通过改变二者的相对转速到达最佳转速比,极大程度削弱横向环流的产生。环形水槽常用于模拟一般河流的水流结构,来研究细颗粒泥沙的起动、沉降等问题,它是水利研究人员用以研究泥沙运动特性的先进辅助设备,有着非常好的推广前景。该文利用环形水槽对最佳转速比问题开展研究,研究成果可为今后进一步开展环形水槽相关实验提供基础。

环形水槽最佳转速比研究

环形水槽常用于模拟一般河流的水流结构,来研究细颗粒泥沙的起动、沉降等问题,长期以来得到广泛使用。但环形水槽内部存在强烈的不可消除的二次流,通常情况下,可以通过调节剪切环和水槽的转速比来减弱环形水槽二次流。文章通过对比环形水槽实体环形水槽实测流速和数值环形水槽计算的结果,建立环形水槽数值环形水槽。在既定的环形水槽和试验水深条件下,通过改变上下盘的转速研究了环形水槽的最佳转速比,文章认为传统的实体环形水槽率定最佳转速比的方法存在一定不合理性以及不同的实验目的应设定不同的最佳转速比。

垂直螺旋输送不同物料特性的实验研究

为了研究垂直螺旋输送机输送不同物料的特性,自主设计实验测试平台,通过改变螺旋轴、喂料头的转速,分析物料种类(沙子和黄豆)对垂直螺旋输送机输送性能指标(生产率和能耗)的影响。结果表明:要达到螺旋输送机的最好输送性能,改变螺旋轴转速和喂料头转速是最直接、有效的方法;随着螺旋轴转速的提高,输送性能逐渐提升后又会出现下降的趋势,因此在工程设计中不能盲目提高螺旋轴转速。垂直螺旋输送机存在螺旋轴转速和喂料头转速最佳配比,即最佳转速比,输送沙子和黄豆时的最佳转速比为3~4,两者基本相等,最佳转速比时螺旋输送机输送性能最佳。

潮间带泥沙起动切应力现场测量装置

为了准确获得泥沙起动参数,减小对原状土的扰动,研制了一种潮间带泥沙起动切应力现场测量装置,利用Fluent软件模拟了装置内部流场与底部切应力,确定了在底部产生均匀切应力时的内外筒最佳转速比,建立了转速与底部切应力之间的关系,探讨了装置的最佳转速比受装置尺寸的影响。结果表明,该装置的内圆筒、外圆筒、剪力环三者同向转动时可以产生较大的底部切应力。以内圆筒半径310 mm、外圆筒半径410 mm、工作水深260 mm为例,如不设置剪力环且内外圆筒同向转动,装置最佳转速比为3∶1,此时底部切应力在距离轴心0.33～0.38 m范围内最为均匀;如设置剪力环且内圆筒、外圆筒、剪力环同向转动,装置最佳转速比为3∶1∶3,此时底部切应力在距离轴心0.33～0.40 m范围内最为均匀。底部切应力与外圆筒转速之间符合二次函数关系。