压力管道局部高点滞留气团排气过程的CFD计算及PIV试验

采用重整化群(renormalization group,RNG)理论k-ε湍流模型以及流体体积(volume of fluid,VOF)函数气液两相流模型对有压管道局部高点滞留气团的排出进行数值模拟,计算出气泡开始出现破碎的临界流速v1、气泡开始有效破碎且小气泡被带走的临界流速v2以及气泡被一次性带走的临界流速v3。此外,通过粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)系统测试了3种临界速度下的流场结构。研究表明:有压管道下降角度增大,3种临界流速均增大;随着滞留气团的体积变大,临界流速v1减小,而临界流速v2和v3均增大;在管道直径、下降角、气量均不变的情况下,临界流速v3比v2大2%~10%,但临界流速v1远小于v2。

泵站虹吸式出水流道驼峰排气过程气液两相流研究

采用RNG k-ɛ紊流模型和VOF气液两相流模型对大口径的方形管虹吸式出水流道顶部大气团的排出过程进行数值模拟,计算不同高宽比的驼峰一次性带走气团所需要的最小驼峰平均流速v_(a)和气团破碎完全带走需要的驼峰平均流速v_(b)以及排出时间t_(b)。结果显示,随着驼峰高宽比减小,一次性排出驼峰气团需要的流速v_(a)也减小,当驼峰高宽比从0.4下降到0.3时,对应的v_(a)下降了11.6%,但流速仍然很大;在较小的驼峰流速下,对气团进行破碎排出全过程模拟,经过一段时间后,气泡也能全部破碎并排出,最终形成稳定虹吸。在一定范围内,排气时间越长,驼峰处的流速越小,当t_(b)从120 s增加到180 s时,对应的v_(b)降低了16.67%。本研究对于泵站虹吸式出水流道驼峰截面尺寸设计以及泵站稳定运行具有重要意义。