泵站进水池自由表面漩涡研究

泵站进水池自由表面漩涡是影响泵站运行稳定性的重要因素,为准确判断泵站在实际运行中是否会产生吸气漩涡,研究了进水口淹没深度H/D以及淹没弗劳德数与泵站进水口吸气漩涡之间的关系,同时进行了泵站进口水工模型试验对漩涡判断标准进行验证,试验中选择增加流量来消除物模试验中的缩尺效应。结果表明,泵站进口漩涡试验与临界淹没深度以及淹没弗劳德数对泵站进口是否发生进气漩涡的判断是基本一致的,临界淹没深度以及淹没弗劳德数可作为泵站进口是否发生吸气漩涡的依据,但是泵站进口仍然发生了3~4型漩涡,宜考虑防止出现。该研究可为以后类似的工程提供借鉴。

基于图像识别的自由表面漩涡特性试验

漩涡是一种常见而特殊的流体运动形式,如湍流微尺度涡、突扩涡、绕流涡、龙卷风、洋流等。由于其复杂独特的运动特征及其对船舶工程应用的不良影响,漩涡问题一直备受相关学者的关注。利用漩涡发生器在室内水池发生出自由表面的液体漩涡,通过引入图像识别技术对漩涡流场进行无干扰图像采集,获得不同工况下漩涡的速度分布,最后对试验数据进行分析并与前人数学模型进行对比。研究成果可以为进水口自由表面漩涡问题及船模通过不良流态试验提供理论参考及试验数据。

进水口自由表面漩涡特性研究

本文通过室内水槽试验,形成一个自由表面立轴漩涡,并采用对流场无干扰的二维粒子图像测速技术(PIV)对自由表面漩涡的流速场进行了测量,获得了立轴漩涡的切向速度分布、环量分布及水面线数据。另外在试验数据的基础上,通过理论分析建立了描述漩涡水力特性的数学模型,包括切向速度以及漩涡水面线的分布方程。经过与前人的数学模型对比显示,本文提出的模型与试验结果拟合更好,切向速度最大值为in m0.716Γ2πr与试验数据相符,另外公式的变化趋势与实测数据相同且光滑连续。本文的研究结果可以为解决实际工程中的漩涡问题,以及更深入的研究提供数据和理论依据。

浓缩式漩涡撇油器回收特性研究

机械式撇油器是一种常用的海上溢油回收设备,为了提高其溢油回收效率,本文提出了一种基于表面漩涡和旋流分离技术的浓缩式漩涡撇油器。通过缩尺比1∶10的浓缩式漩涡撇油器测试样机,从造涡及溢油回收效果、波浪和运动对造涡影响、撇油器出口油相含率、撇油器溢流口压力变化规律和溢油回收效率等方面,测试并分析浓缩式漩涡撇油器的回收特性。同时耦合欧拉多相流模型和RSM湍流模型,求解并分析撇油器中旋流分离器内的油水两相旋流场特征。研究表明,浓缩式漩涡撇油器可抵御一定强度的波浪和撬体平移,有效形成表面漩涡和旋流器内旋流场,实现油相回收纯度的提升。撇油器溢流口附近压力受泵的功率、入口流量和分流比影响,与入口流量和分流比均呈线性关系。溢油回收效率与分流比也呈线性关系并随分流比的增加而逐渐提高。本文研究证实了浓缩式漩涡撇油器回收溢油的可行性,并为该种撇油器的优化和操作工况设置提供了依据。

变水头流量标准装置水柜产生漩涡的数值模拟与分析

目前一般使用静态容积检定流量仪表,但这种方法建立在定常流动的基础上而且存在测量结果不确定等局限。为研究自由表面漩涡生成与演化过程对变水头标准装置的不确定度影响情况,采用流体体积法结合大涡模拟法,在Ansys+Workbench+FLUENT数值仿真软件平台环境下再现了自由表面漩涡发展过程的典型流态,并根据其特点选取4个典型阶段,并对其中B型和D型的径向速度、切向速度及轴向速度沿水柜半径方向的变化情况进行重点分析。最终得出涡量向涡核中心集聚导致水柜产生漩涡现象以及当水位下降到水柜高度的21.4%左右时自由液面开始出现下凹现象。

波浪对蘑菇头式取水口吸气漩涡流态影响的试验研究

滨海蘑菇头式取水口进口流态受波浪影响明显,但波浪作用下的取水口吸气漩涡规律尚缺乏系统研究,如何防止进水口前产生有害吸气漩涡是进水口设计中急需解决的问题。以某滨海电厂取水口为例,采用物理模型试验方法,研究了波浪作用下的取水蘑菇头进水流态和吸气漩涡特征,分析了波浪影响下取水口防进气所需的最小淹没深度。试验结果表明,波浪会抑制取水口周缘形成稳定的吸气漩涡。取水蘑菇头在淹没深度不足时会随着波浪周期产生间歇式吸气,但进气量要比持续波谷水位时小。在预防有害吸气漩涡方面,波浪的存在可降低临界淹没深度值,设计实践中可对淹没深度规范公式(Gordon公式)加以修正使用,而修正系数的取值应根据波浪要素和取水口结构形式确定。研究结果可为类似工程设计提供参考。