泥沙直径对旋转圆盘装置空化性能的影响研究

空化会造成水力机械发生振动,效率下降,而影响空化的因素有很多。为了研究不同泥沙直径对旋转圆盘空化性能的影响,使用SST k-ω湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型对某一卧式旋转圆盘进行全流道三相流动数值模拟。结果表明:旋转圆盘空蚀源附近压力最大值随泥沙直径的增大而减小;当泥沙直径小于0.040 mm时,压力差随泥沙直径的增大而减小,而当泥沙直径大于0.040 mm时,压力差随泥沙直径先快速增大后基本不变;泥沙分布最少的区域为试件所放置的位置,且随着泥沙直径的增大,旋转圆盘空蚀源附近的最大泥沙体积分数和面积均快速增大;当泥沙直径小于0.060 mm时,旋转圆盘的空化受抑制,当泥沙直径大于0.060 mm时,旋转圆盘的空化受促进。

泥沙在驻波条件下的沉降规律

泥沙沉积是海洋和河道中的一个常见现象,沉积后泥沙在表观形态上表现为沙波。文章通过建立二维泥沙沉降模型,研究了驻波场中泥沙沉降的规律,对沙波的形成机理作了初步的探讨。研究发现泥沙直径、水深、波幅、波数均对泥沙的沉降轨迹有重要影响,但是投放位置xo/L为0、0.5和1的泥沙的落地点和初始投放位置之间没有位移,表明了沙波形成与波浪场关系很大。

贯流式水轮机固液两相数值模拟

为了研究不同泥沙直径对贯流式水轮机全流道磨损情况,基于雷诺时均N-S方程,采用欧拉-拉格朗日法并结合多面体网格技术、Realizable k-εTwo-layer湍流模型对贯流式水轮机全流道进行三维非定常固液两相流数值模拟.结果表明:同一泥沙浓度下随着泥沙直径的增大,进水管道上端面磨损较小而下端面磨损较大,当泥沙直径为0.20 mm时下端面最大磨损率达到0.000795 kg/(m^(2)·s);活动导叶和尾水管磨损区域随着泥沙直径的增大逐渐减小,当泥沙直径为0.01 mm时活动导叶最大磨损率为0.004600 kg/(m^(2)·s),主要磨损区域为导叶吸力面,尾水管最大磨损率为0.000540 kg/(m^(2)·s);转轮最大磨损率随着泥沙直径的增大逐渐变小,当泥沙直径为0.01 mm时,转轮最大磨损率为0.062200 kg/(m^(2)·s),主要磨损区域为叶片出水边和靠近轮毂处.机组在运行过程中,磨损最严重的部件是转轮,当泥沙直径为0.05 mm时,转轮体整体磨损率达到了5.750000 kg/(m^(2)·s),应避免转轮长时间在小直径泥沙下运行,导致磨损加剧.