虹吸管道比冲洗能力影响参数研究

基于对虹吸管道节水量的研究,笔者提出并定义了可有效表征冲洗效果的指标-比冲洗能力,制作了可调参数的坐便器虹吸管道装置进行实验分析。笔者采用单因素试验法、正交试验法和响应面法对虹吸管道比冲洗能力进行试验研究,经实验分析可得影响坐便器冲洗指标的因素的主次关系,其优化组合参数为:倾斜坡度为36度,曲率宽为50 mm,二次水封宽为90 mm,二次水封高为10 mm。由响应面法分析得出二次水封宽度和二次水封高度2个因素对比冲洗能力的解释程度较高,存在显著的线性关系,对比冲洗能力的变化具有更高的影响。

正虹吸管道水力特性试验研究

通过室内正虹吸输水管道输水能力试验,观测分析了不同安装高度下管道内气液两相流流态。结果表明,安装高度越高,管道内水流汽化现象越严重,常规有压输水管流量公式已不适用于水流发生汽化后的正虹吸管道。综合考虑各因素对过流量的影响,结合量纲分析法与数值拟合法,对常规有压管流量系数进行了修正,获得适用于汽化现象较明显、长度在23.875m以内、安装高度不大于7.5m的非驼峰式虹吸管的输水流量公式,并通过试验检验了公式的有效性。

长距离虹吸管道输水水力学模型试验研究

通过新疆某坎儿井式地下水库示范工程的长距离虹吸输水段管道进行输水水力学模型试验研究,观测了虹吸管安装高度不同时水流汽化现象和流态,测出管道水头与过流量关系,分析了试验值与设计值的差异。试验结果表明,在水力学模型设计时仅依据相似准则设计的虹吸输水管模型中的流动现象与原型不同,模型试验结果不能准确反映原型流动现象。对于真空有压输水管流运动的模型试验设计,除依据相似准则进行模型设计外,还必须尽可能保证模型与原型管道内的最大真空度相同,使模型试验结果较准确地反映原型管道流动现象和过流能力。同时,试验发现长距离虹吸输水管道的输水流量不仅与过流断面尺寸和上下游水位差有关,虹吸管的安装高度对其影响不可忽略。试验研究结果对管道真空输水模型试验提供了重要参考价值,同时对虹吸真空输水工程的设计与运行有一定的指导意义。

大型泵站虹吸式出水流道三维紊流数值计算

利用RNGκε湍流模型,闭合定常不可压雷诺时均NS方程,采用有限体积法和非结构化网格,数值模拟了设计工况下某大型泵站虹吸式出水流道的内部三维流动,并分析了流道内部流态,对驼峰断面和出口断面的速度分布特性进行了定量计算.结果表明:流道的水力损失和阻力系数分别为0.204m和3.188×10-3,驼峰断面和出口断面的速度分布均匀度分别为73.9%和65.4%,实现了流道水力特性的预测,为虹吸式出水流道水力设计优化和模型试验研究提供了参考依据.

大型泵站虹吸式出水流道水力特性分析

分析了影响虹吸式出水流道水力特性的主要设计参数,在数值模拟流道内部三维流动和定性分析流道内部流态的基础上,建立了虹吸式出水流道水力特性评价指标体系。通过分析2个设计方案虹吸式出水流道的流场,定量比较驼峰和出口断面的流速分布均匀度和流道水力损失,客观评价虹吸式出水流道的水力特性,为实现水力设计优化提供了可靠依据,可有效地节省物理模型试验费用和时间,提高水泵装置效率。

虹吸式出水流道与直管式出水流道的比较

对于立式泵配套使用的虹吸式和直管式这两种型式的出水流道进行了多方面的比较和分析,得到以下结论:①在较低扬程的条件下,虹吸式出水流道的水力损失明显小于直管式出水流道;②虹吸式出水流道的断流方式简单、可靠、投资少,直管式出水流道的断流方式难以与其相比;③在水位满足虹吸式出水流道应用条件的情况下,采用虹吸式出水流道比采用直管式出水流道更为可靠、更为经济、更为合理;④应对立式泵装置出水流道型式的选择予以高度重视。

带虹吸式出水流道轴流泵站起动水力过渡过程研究

应用空气动力学的原理,建立了泵站最大起动扬程计算的数学模型.通过与试验结果的比较,起动过程中的水泵扬程、流量以及流道内空气压力等参数的计算结果与试验基本吻合,表明文章提出的计算方法是正确的.同时,所提出的结论和建议为我国泵站工程的优化设计和经济运行具有一定的指导意义.

刘老涧二站虹吸式出水流道的优化水力设计

在给定的流道控制尺寸范围内,采用数值模拟计算的方法对刘老涧二站虹吸式出水流道进行了优化水力设计计算。计算结果表明:虹吸式出水流道的型线对流道的水力损失影响很大;虹吸式出水流道经过仔细的优化水力设计可以获得优异的水力性能;虹吸式出水流道具有非常好的应用前景。

万家寨引水工程北干线有压倒虹吸管道充水过程研究

为了充分发挥万家寨引水工程北干线在长距离输水管路的潜在效益,基于北干线有压的1#、2#倒虹吸PCCP管道工程,以1#倒虹吸朔州在线调流阀前管道充水过程为例,分析研究了考虑空气阀作用工况下可能产生的水击压力以及不同的充水流量下1#倒虹吸沿程控制点的充水时间。研究成果为万家寨引水工程北干线充水过程研究提供了理论基础。

泵站虹吸式出水流道优化设计

对虹吸式出水流道的型线进行数学建模的基础上,开发了基于流道参数的优化设计软件,该软件能够快速进行流道型线的绘制,并能使流道的型线自动符合流速渐变的原则.结合三维紊流数值模拟对流道内流场进行三维空间的仿真,检验了流道的水力性能.建立了以虹吸式出水流道水力损失为目标函数、驼峰断面位置为求解变量的最优化问题数学模型,求解结果表明:当驼峰位于流道进口的正上方,即进口弯管段变为近似直管时,整个虹吸式出水流道的水力损失为最小.说明在设计虹吸式出水流道时,在泵站结构布置允许的条件下,驼峰的位置应尽可能向流道进口方向靠近,以减小出水流道的水力损失,提高泵装置效率.

大型泵站虹吸式出水流道优化水力设计

采用三维紊流数值模拟的方法,揭示了大型泵站虹吸式出水流道内的三维流动形态;提出通过建立虹吸式出水流道几何模型并借助三维紊流数值模拟的方法,逐一改变流道几何尺寸、观察流态变化、逐步优化流道型线,以最终实现虹吸式出水流道的优化水力设计;通过专门设计的模型试验。

进口流场对虹吸式出水流道的性能影响

采用数值模拟方法,把轴流泵后导叶的出口流场作为虹吸式出水流道的进口流场,研究对其水力特性的影响。计算结果表明,导叶出口流速和压力分布不均匀,存在横向流速和剩余环量,使虹吸式出水流道水力特性变差,下降段和出口段的回流区增大,驼峰断面和出口断面轴向流速分布均匀度显著下降,水力损失增加。轴流泵后导叶出口流场影响虹吸式出水流道两侧的流量分配,右侧流量恒大于左侧流量,而右侧的水力损失却小于左侧的水力损失,但两者都比无旋、轴向进水条件下的流道水头损失大得多,流量和水头损失的关系并不符合二次抛物线变化规律。

船坞虹吸灌水廊道驼峰压强计算及最优半径的确定

针对近年来广泛应用的虹吸灌水廊道中的驼峰负压和虹吸段半径.通过在柱坐标系下建立虹吸段水流运动方程,推导出了驼峰断面流速和压强的解析表达式,并用水力模型试验结果验证了压强表达式的准确性.在此基础上提出了廊道虹吸段最优半径的确定方法,对比分析了已有方法得出的最优半径下的断面压强分布,并对某廊道的虹吸段半径进行了优化试验,均验证了最优半径确定方法的有效性.

驼峰后带长直管虹吸式出水流道的水力特性试验研究

结合上海市某取水泵站工程整体水力模型试验,针对驼峰后带长直管的虹吸式出水流道虹吸难以形成的特点提出改进方法,即驼峰后下降段加长至最低设计出水位以下后加一短直管,形成一个类似倒虹吸结构,并对这种特殊型式的虹吸式出水流道进行了水力特性的初步分析研究。试验结果证明这种改进的结构能保证虹吸在较短的时间内形成;同时通过驼峰顶部排气孔是否排气的实验对比发现,驼峰顶部排气不仅可以缩短虹吸形成的时间,还可以减少机组振动,改善水流特性和运行条件。

基于实验模型的虹吸管道水气两相流动特性研究

通过系列实验量测了不同安装高度、不同水头差下管径为2cm虹吸管的流量及压降大小,观察了虹吸管水气两相流流态下气泡及气团流动现象。结果表明,在管道水头一定时,随安装高度的增大,虹吸管的过流能力逐渐减小。在虹吸管的竖直管段中,压降值随管道水头的增大而增大,随安装高度的增加而减小,且虹吸管下行管的压降值明显大于上行管。在水平管段中,压降随管道水头的增大而增大,随安装高度的增大而减小。当虹吸管内发生气液两相流时,沿程水头损失不能直接用达西公式计算,沿程阻力除了受管道水头影响外,还应与安装高度大小有关,安装高度不同,压降值也不相同。

虹吸管道水气两相流动过流能力的试验分析

通过对虹吸式输水管道输水能力的试验研究,观测到不同安装高度下的气液两相流现象。量测了不同安装高度相应水位差下的流量的大小,并分析了流量变化规律。研究发现,随着安装高度的增大,虹吸管内气液两相流流型由气泡流转化为气团流。分析原因发现在安装高度h_s=2 m时,流量减小率与面积减小率相等,表明气液两相流时过流面积小于液相满流时过流面积是流量的减小的主要原因;当安装高度h_s>2 m时,流量减小率与面积减小率相差较大,表明流量的减小不仅与面积变化有关,还应与沿程阻力系数有关。掺气浓度的增大使管内压降增大,压降的增大导致了管内阻力增大,从而使沿程阻力系数增大,而导致流量减小。

虹吸管道内流场数值模拟研究及分析

以虹吸式坐便器产品中的虹吸管道为研究对象,应用FLUENT软件对虹吸管道冲水过程中的气液两相流进行了三维数值模拟,研究了不同虹吸管道结构对虹吸性能的影响。通过改变管道结构参数(阻水段倾斜角度和爬坡段长度),分别对管道内流场进行对比分析,并依据数值模拟结果提出了虹吸管道结构优化设计的建议。模拟结果表明,虹吸管道结构直接影响虹吸性能,在管道内流场中,管顶驼峰处会产生明显的负压,影响虹吸起始时间;管道出口处均产生正压,且该处气液两相变化变得剧烈;适当缩短爬坡段长度,有利于延长虹吸持续时间;适当增加阻水段倾斜角度,有利于维持虹吸稳定。

大型泵站虹吸式出水流道水力特性分析

采用计算流体力学方法对大型泵站虹吸式出水流道的内部流场进行了数值模拟。在分析了影响虹吸式出水流道水力特性的主要设计参数、数值模拟流道内部的三维流动和定性分析流道内部流态的基础上,建立了虹吸式出水流道水力特性评价指标体系。通过分析两个设计方案的虹吸式出水流道的流场,定量比较了驼峰和出口断面的流速分布均匀度和流道水力损失,客观评价了虹吸式出水流道的水力特性,为实现水力设计优化提供了可靠依据,可有效地节省物理模型试验费用和时间,提高水泵装置的效率。

虹吸管道气液两相流数值模拟

为了给节水型坐便器设计提供理论依据,运用Fluent软件模拟了虹吸管道内部气液两相流动态行为,采用VOF(Volume of Fluid)模型以及RNG k-ε模型,研究了管道内部结构对虹吸性能的影响。数值模拟结果展示了虹吸管道冲水过程中气液两相体积分数、压强以及流速的分布规律,并通过冷模试验验证了数值模拟的可靠性。分析表明:1)采用气液两相流数值模拟,能够有效地对虹吸管道进行仿真分析;2)管道内负压和流速的大小与虹吸的持续时间直接相关;3)喷射口高速流出的水流形成的负压为虹吸的形成提供初始条件;4)喷射口与出口间的压差及管道内负压越大虹吸越稳定。

长距离过江倒虹吸管道进口掺气及消涡措施研究

长距离倒虹吸管道通常存在进口掺气问题.会影响管道安全运行及输水效率。结合重庆主城区污水过江隧道工程.利用正态模型试验研究了倒虹吸管道进口水流流态,发现气泡进入竖井后易在底部弯管段聚集。在总结国内外多种消除漩涡措施的基础上,提出了适用于竖井式倒虹吸管进口的垂直隔板法消涡措施,解决了长距离过江倒虹吸管道水流掺气的问题。