基于滴灌浑水水力分离装置的水沙分离试验研究

针对西北地区农业滴灌中河水泥沙含量高的问题,结合新疆玛纳斯河流域下游段泥沙资料及喷、滴灌灌区需水量的大小,分析了流量、河水浓度对浑水水力分离清水装置水沙分离效果的影响,对其首次应用于滴灌泥沙处理进行了试验研究。观测和分析各工况下进流量、进流浓度对溢流浓度、溢流中泥沙粒径分布及最大泥沙粒径和底孔浓度的影响规律。结果表明:浑水水力分离清水装置完全可以代替沉沙池加滤网的旧模式处理泥沙以满足滴灌用水的规范要求。

基于加压液化输沙技术的浑水水力分离清水装置中水沙两相三维流场数值模拟

为解决浑水水力分离清水装置因高度问题难以应用的问题,采用重整化群两方程紊流(RNGκ-ε)模型和简化的多相流混合模型,对应用加压液化输沙技术前后的浑水水力分离清水装置的水沙两相三维流场进行了数值模拟,并由FLUENT软件分析了运用加压液化输沙技术前后装置内部流场泥沙分布变化。结果表明,加压液化输沙技术在一定压力水头作用下,可避免装置锥体底部的泥沙淤积,说明该技术可解决装置由于降低锥体高度出现的底部泥沙淤积问题,为降低装置设计高度提供了理论依据。

浑水水力分离清水装置清水流场特性试验研究

利用PIV技术,对浑水水力分离清水装置的清水流场进行了测试,得到了浑水水力分离清水装置内部流场的水流流速场、涡流场、涡流结构。给出了各测试平面的定量流场分布情况以及测试平面内的涡量场分布图、速度矢量分布图、速度分量应变率分布图和流场流线图。根据测试结果,给出了流场的切向速度分布和轴向流速分布。通过对流场的分析,初步探讨了浑水水力分离清水装置内清水流场的分布规律。

浑水水力分离清水装置排沙结构优化的试验研究

为了减小浑水水力分离清水装置(简称装置)的高度,将装置底部椎体的径坡变缓,并在底部布设有压渗水管,以冲刷椎体径坡变缓后淤积泥沙,试验所得结果与前期研究规律基本一致。通过排沙结构的优化试验达到了减小装置高度、顺利排沙和降低排沙耗水率的目的。为装置的推广应用提供了更为有利的条件和经验。

浑水水力分离清水装置溢流性能的影响因素试验研究

对影响同一柱体直径浑水水力分离清水装置分离性能的因素进行了试验研究。试验表明:装置溢流含沙浓度与柱体高度、底孔直径、进流流量以及进流含沙浓度均有关系;溢流流量与柱体高度、底孔直径、进流流量有关,而与进流浓度无关;进流量的大小是保证获取清水的关键因素;不同进流含沙浓度应对应不同的进流流量及底孔直径。

浑水水力分离清水装置弱旋流场特性研究

浑水水力分离清水装置是在动态条件下利用水流自身的能量,从高含沙浓度的浑水中将水沙(包括极细沙和黏粒)分离,获取可供人们生活用的透明清水的取水装置。由于装置内部结构复杂,仅通过物理模型实验无法了解"装置"内部完整的流场特性。采用k-εRNG湍流模型和SMPLEC算法对"装置"内部三维速度场进行了数值模拟。根据计算结果详细分析了"装置"内径向、轴向以及切向速度分布特征,及其对"装置"内泥沙运动轨迹和水沙分离效率的影响。从清水流场特性出发,初步探讨了"装置"有效分离水沙并获得清水的机理,并为"装置"结构进一步优化提供参考。

应用PIV技术测试浑水水力分离清水装置的清水流场流动特性

利用粒子图像测速(Partic le im age veloc im etry,简记PIV)技术,测试了不同工况下浑水水力分离清水装置的清水水流流动特性,给出了该装置内水流流速矢量分布、流场流线、速度分量应变率分布和流场涡量分布图.并据此分析了浑水水力分离清水装置内部清水水流流动特性.

大尺度浑水水力分离清水装置的水沙分离试验研究

为得到大尺度浑水水力分离清水装置出清率与进流浓度、进流流量和底孔直径的关系,采用物理模型试验的方法对其进行了系列试验研究,并结合室内小尺度物模结果进行分析。结果表明:当溢流流量比较小时,不同的进流流量和底孔孔径对应的溢流浊度相差不大;当溢流流量较大时,溢流浊度随之增加,且溢流流量与进流流量基本呈正比。随着底孔孔径和进流浓度的增加,出清率逐渐减小,在相同进流浓度时装置尺寸越大,出清率越高。并总结出了在固定溢流浊度下,进流浓度、装置直径和清水溢出流量三者的关系式。

浑水水力分离清水装置进口及底孔对流场影响的数值模拟

为研究浑水水力分离清水装置的进口尺寸、进口流速和底孔孔径发生改变时对流速场的影响,采用重整化群k-ε模型对装置内的清水流场进行了3维数值模拟。模拟结果表明:流量不变的情况下进口尺寸的增加将会增加柱体区的切向流速和锥体区的径向流速,装置对进口流速的变化较为敏感,因此处理较大流量时应该优先考虑增加进口尺寸;底孔孔径的增加将会增加锥体区的切向及轴向流速,有利于装置中泥沙的排除,但同时将会导致清水溢出量减少。

“浑水水力分离清水装置”三维流场数值模拟

应用雷诺应力模型对"浑水水力分离清水装置"内部清水流场的分布规律进行了三维数值模拟,控制方程的离散采用控制容积积分法,应用SIMPLEC算法进行求解。结果表明:该装置内存在一绕中心旋转的偏心涡旋,切向流速分布呈现出明显的强迫涡特征;在重力区,该装置内侧轴向流速随z的增加而减小,并且逐渐呈现出向下轴向流速区;在锥体区,随着水流接近锥底,向下的轴向流速逐渐增大,而向上的轴向流速逐渐减小。

“浑水水力分离清水装置”流场数值模拟——基于加压液化输沙技术的不同水头作用

为完善加压液化输沙技术与浑水水力分离清水装置的结合 ,在前期研究成果的基础上 ,通过采用 RNG （重整化群）两方程紊流模型和简化的多相流Mixture（混合）模型 ,对不同加压液化渗水孔压力水头作用于浑水水力分离清水装置的水沙两相三维流场进行了数值模拟.根据FL U EN T软件计算结果 ,详细分析了不同加压水头作用下 ,装置内部流场泥沙分布特征的变化.研究表明 ,加压液化输沙技术在压力水头为1.8～1.9m作用下 ,清水溢流含沙浓度较小 ,排沙底孔排沙畅通 ,是装置运用加压液化输沙技术最理想的状态.研究结果为将加压液化输沙技术更好的运用于浑水水力分离清水装置提供了理论依据.

加压液化输沙技术不同孔径对“浑水水力分离清水装置”流场影响的数值模拟

为探究加压液化输沙技术运用于浑水水力分离清水装置的最佳孔径,运用FLUENT软件,采用RNG k-ε紊流模型和多相流混合模型,对不同加压液化渗水孔孔径作用下,浑水水力分离清水装置的水沙两相三维流场进行了数值模拟。根据模型计算结果,分析对比了不同加压液化渗水孔孔径作用下,装置内部流场泥沙分布的变化。研究表明:加压液化渗水孔孔径为2mm时,装置内部浓度分层明显,锥体底部水沙扰动剧烈,没有出现泥沙淤积,清水溢流出口含沙浓度较小,水沙分离作用效果明显,是装置运用加压液化输沙技术的理想状态。研究成果为优化加压液化输沙技术与装置的结合奠定了理论基础。

加压液化输沙技术运用于“浑水水力分离清水装置”的数学模型选择

该文运用FLUENT软件,分别采用RNG k-ε紊流模型和RSM模型,使用多相流混合物计算模型对加压液化渗水孔作用于浑水水力分离清水装置的水沙两相三维流场进行了数值模拟。经计算得出了不同计算模型计算结果,与物理模型实验结果进行对比。通过对比分析,得出RNG k-ε模型能够较好的预报内部流场。研究成果为后期使用数值模拟的研究方法,完善加压液化输沙技术的结构参数提供了理论依据。

加压液化输沙技术与“浑水水力分离清水装置”结合的实验研究

本文通过物理模型实验的研究方法,通过不同含沙浓度的浑水,以不同进流流量的工况下,所得的清水溢流流量的汇总,拟合得出一定含沙浓度浑水不同进流流量时,清水溢流出口的计算公式。为工程使用中,初步确定装置的尺寸与工作工况提供参考。

动水中浑液面升降规律试验研究

本试验在同一"装置"结构中,不同进流含沙浓度下,通过改变进流流量的大小,对"装置"中的浑液面升、降进行调控。根据"装置"内泥沙浓度分布的不同,将其分为4个区:清水区、低于进流含沙浓度的非拥挤沉降区、拥挤沉降区、压缩沉降区。分析了浑液面的升降与进流流量之间的关系,得出浑液面的升降规律。根据浑液面升降过程的调控,可求出"装置"在某一进流含沙浓度下的清水出水量。研究结果可以为弄清"装置"水沙分离的物理机理提供理论依据。

浑水水力分离清水装置柱体高度对流场影响的数值模拟研究

基于Fluent软件对浑水水力分离清水装置的流速场进行数值模拟,分析了柱体高度对装置速度场的影响。结果表明:随着柱体区高度的增加,切向速度衰减,无法产生1 cm.s–1数量级的切向速度,并使得正向轴向流速增加,不利于泥沙沉降。当柱体区高度较小时,中心轴线两侧均存在明显的循环涡流,产生的回流将会降低泥沙颗粒向装置顶部清水溢出口流动的可能性,其径向速度数量级非常小,无明显特点。为了在装置内形成良好的弱旋流场,装置高度不宜过高,建议径高比在0.7～0.8之间。

烟气脱硫浆液浓缩的试验研究

通过对不同底孔直径的浑水水力分离清水装置进行的石膏浆液浓缩试验,分析了装置底孔直径、进流量与浓缩指标的关系。试验表明,通过控制进流量和调节底孔直径,浑水水力分离清水装置完全可以代替水力旋流器对烟气脱硫浆液进行浓缩。并且具有节能环保,结构简单,造价低廉等特点。