进气方式增强气力提升作用的研究

气力提升装置由于具有结构简单、安全可靠、成本低、不受水深限制及易于控制和操作等特点,因而在钻孔水力开采(BHM)、河道清淤和大洋采矿等应用方面具有独特的优势。为揭示该技术中进气方式对气力提升特性的作用机理及过程,增强其提升效果,以河沙为测试颗粒,系统研究气孔数量对排液量、排沙量以及提升效率的影响规律。结果表明,除在气孔数量分别为1,2和3时其提升效果会出现显著差异外,在其余进气方式中该差异并不明显。基于伯努利方程还建立了管内无量纲特征方程,并与实测结果比较。结果说明任一进气方式下其无量纲实验散点大致落在同一分布函数上,并与理论模型吻合较好。研究对深入认识气力提升机理和丰富多相流动力学理论有重要意义。     

气力提升管内气泡形变的实验研究

气泡的形变作为气力提升装置的主要影响因素,其形变规律直接影响气力提升装置的提升性能。为此,该文中运用高速摄像仪拍摄了气液两相流流场结构,基于图像处理获取了气泡运动过程中的形状参数,通过气泡匹配技术得到了气泡的运动速度。实验结果表明,改变运行参数会引起气泡碰撞和融合发生机率的变化,进而影响到气泡初始生成体积;气泡运动速度的周期性变化会改变气泡的直径和变形,进而改变管内流型,最终导致气力提升装置的提升性能发生变化。     

高效螺旋气力清淤实验研究

为了进一步提高气力清淤的浓度和效率,提出一种新的轴向螺旋进气方式。以普通河砂模拟淤积固体,采用与工程实际相近的槽底供砂方式,在运动中抽砂,研究螺旋进气对气力清淤性能的影响。结果表明：水平清淤,气力清淤性能随进气螺旋角的增加而增加,性能曲线呈驼峰式发展。当螺旋角为10°时系统获得最佳性能,此时系统排砂量和提升效率较常规气力清淤分别提高28%和11.8%。垂直清淤,气力泵吸口埋入砂层,系统排砂量和排砂浓度得到进一步提高,且二者随气力泵埋入深度的增加而增加,砂层出现明显坍塌和流动,呈以气力泵为中心的倒圆锥砂坑,且砂坑体积与泵的埋入深度成正比增长。     

变气量下空气-水气力提升系统水力特性数值模拟研究

气力提升泵作为一种开采提升的理想新型方法之一,具有结构简单和安全可靠等明显优点,研究其具有重要的科学价值和工程意义。根据气力提升系统结构特性,利用Gambit软件构建气液两相流二维气力提升泵模型并进行网格划分;基于fluent仿真软件,利用欧拉模型和SSTk-ω湍流模型,借助UDF自编程序讨论变气量,线性开启、线性关闭、阶梯式分段充气和正弦充气四种方式对空气和水气力提升泵水力特性的影响。研究结果表明:在气流线性开启方式下,液体提升流量增加,提升管内气体体积分数升高,总压降减小。在气流线性关闭方式下,液体提升流量减少,提升管内气体体积分数降低,总压降增加。在气流量阶梯式和正弦式变化时,提升管内的提升液体流量、气体体积分数和总压降随着气体速度周期性波动;周期越长,波动幅度越小,越稳定。这些研究成果为气力提升技术在河道清淤、污水处理和石油开采等领域的应用奠定了理论基础。     

气力提升法在水电站淤沙处理中的运用

随着人类活动对环境的影响加剧,河流推移质和悬移质增多,在建或已建的水电站经常遇到水库或尾水渠泥沙淤积的情况,大量的泥沙淤积可导致大坝冲砂闸或尾水渠检修闸无法正常开启或关闭,对水电站运行安全带来严重影响,本文旨在介绍和推广一种已在实践中得到成功应用的安全、快捷、高效淤沙处理方法。     

内旁通密相气力输灰系统的应用

以大唐林州热电有限责任公司2×350MW热电机组工程为例，介绍了气力除灰系统的基本原理，根据实际运行曲线分析了内旁通密相气力输送系统的应用情况，针对运行中的问题给出了解决方法，供设计和应用时参考。     

挑跌流水垫塘内流态结构控制参数与冲击压力变化规律实验研究

为了探求更简单合理的水垫塘设计控制参数，本文通过实验研究，系统观测了不同来流条件和水垫深度条件下，水垫塘内的流态特征和冲击压力的变化规律，提出了表征挑跌流水垫塘内淹没冲击射流流态结构的控制参数，揭示了影响淹没冲击射流对水垫塘底板冲击压力的主要因素，并建立了经验关系式，可为水垫塘消能防护设计提供实验依据。     

压力管道的运行管理

引青济秦东线工程担负着从洋河水库向市区输送源水的重任。全线由进水塔、暗涵、隧洞、压力管道、穿越公路、铁路、河道等工程设施和各种控制阀门、排气阀、排砂阀等附属设备构成。干线上分别有通北戴河水厂、海港水厂和汤河水厂的3条支线管道，全线总长50．37km。进水塔取水头部高程42m，3条支线管道末梢平均高程10m，全线为自流压力流，管道运行平均压力0．15～0．2MPa，4#隧道以下设计流量2．0m^3／S。     

压力管道中有压气囊运动的试验研究

为探讨压力管道中滞留气囊运动引起压力振荡的影响因素,更全面地表征气囊运动的瞬态效应,区别于以往简单管道系统末端的无压气囊运动试验,以较为复杂的试验管道系统的有压气囊为研究对象,探讨了不同流量和不同气囊体积条件下气囊运动引起的升压规律。试验结果表明：管道系统流量及气囊体积这两个单因素与气囊通过末端阀门产生的最大升压均不成线性关系,而是成上凸形抛物线关系;末端阀门的开度、气体排出引起的水体流速梯度变化、剩余气囊的缓冲作用三者共同决定最大升压值。     

正压浓相气力输灰系统及应用分析

溪洛渡水电站黄桷堡拌和楼采用了正压浓相气力输灰系统,该系统自运行以来工作性能稳定、对环境污染小、满足了拌和楼生产的供灰要求.介绍了正压浓相气力输灰系统的构成及运行,并对其功能特点和应用情况作简要分析.气力输送技术以其输送量大、操作简便、在布置上不受地形影响、有利于环境保护等特点在粉粒输送领域得到广泛应用.     

波浪能压力泵运行特性的试验研究

波浪能压力泵是利用波浪能直接进行海水淡化的核心部件之一,其运行特性直接影响到波浪能海水淡化的效率。本文对振荡双浮子波浪能压力泵进行了物理试验研究,分析得到负载压强和波浪要素对波浪能泵出水流量和波浪能转换为液压能效率的影响规律。试验结果表明,对于固定尺寸的波浪能泵系统,存在着与之匹配的波浪周期条件,可取得最大流量和效率;波高越大,出水流量越大,效率越高;负载压强越大,流量越小,效率先增后减且存在着最优负载压强条件。     

水力式升船机控制阀门选型水力特性试验研究

为满足水力式升船机向巨型化发展的需求,进一步开展其控制阀门的选型研究十分必要。本文针对较为适应水力式升船机运行特性的两类工业阀门———活塞式调流阀与固定式锥形阀,研制了一种工业阀门水力特性试验装置,进行了系统全面的水力特性对比试验研究。研究成果表明,锥形阀的泄流能力明显优于活塞阀,流量系数随开度变化的线性度更高。两类阀门均以雾状空化为主,活塞阀对冲出流容易形成漩涡空化,对管壁的空蚀作用更强;锥形阀出流较均匀,流场结构更简单稳定。等流量系数下,两类阀门的抗空化性能差异不大,说明锥形阀近似于通过降低抗空化性能换取了更高的泄流能力。相同试验条件下,锥形阀阀后管壁沿程时均压力更高,压力脉动更弱。可见,锥形阀的综合水力特性优于活塞阀,更为适应未来水力式升船机的发展需求。     

离散型流道结构叠片过滤器性能试验研究

在叠片过滤器中,叠片流道的结构决定着其工作性能。为提高叠片过滤器的水力性能和过滤性能,设计了一种离散型流道新型叠片过滤器,并与直线型流道传统叠片过滤器进行对比。通过室内模型试验,研究了两种叠片过滤器的水头损失、除沙率、拦沙量、拦截泥沙粒径分布等指标。结果表明：清水条件下离散型流道新型叠片过滤器最大水头损失为2.34 m,传统叠片过滤器为3.46 m,前者比后者小32.3%～50.0%;含沙水条件下,两种叠片过滤器拦沙量与流量呈负相关关系,随着流量的增加,过滤器拦截泥沙量逐渐减少,前者平均除沙率为18.94%,后者为15.15%;离散型流道新型叠片过滤器的有效过滤周期长、水头损失峰值低,且对细粒径泥沙的拦截效果较好。综上所述,离散型流道新型叠片过滤器与直线型流道传统叠片过滤器相比,具有较好的水力性能和过滤性能。     

升力做功对离心泵水力性能的影响

分别用试验研究和数值模拟手段对离心泵内升力做功对其水力性能的影响展开了研究。研究结果表明：离心泵叶轮在相同半径下，叶片工作面的压力与吸力面之间存在压力差ΔP，由此产生升力，且随着流量的增加升力做功逐渐减小；离心泵内升力做功和离心力做功共同决定着其外特性曲线，其中，升力做功最大可达到离心力做功的90%左右，占总扬程的46%左右；在不同工况下，离心力做功基本不变，升力做功的变化则较为明显，这就决定了其外特性曲线的变化趋势。对理论计算与试验结果进行了比较，两种结果相互吻合，验证了数值模拟的正确性。     

管道高浓度泥浆阻力系数的试验研究

选择典型堤防淤筑工程与典型管道泥浆输送施工设备，采用现场观测对泥浆管道阻力系数进行了试验研究。作者利用实测管道压力、流量、含沙量等数据对高含沙水流阻力特性进行分析，取得了在管道粗糙过渡区泥浆沿程阻力系数受Re数、含沙量影响的基本认识，进一步给出了常规条件下沿程阻力系数与综合泥浆因子间相关关系及计算方法。同时还对典型管道泥浆局部阻力也进行了分析研究，提出了在考虑水流强度、泥沙因子的条件下泥浆局部阻力系数的确定方法。研究成果可供泥浆管道水力设计与泥浆管道施工定额编制时参考使用。     

断阶滑行艇气层减阻试验研究

本文研究了2种重心位置、2种断阶方式、5种喷气流量对断阶滑行艇气层减阻的影响，取得了总阻力减少25％的效果。阻力减少的主要原因在于喷气时形成的空穴所引起的浸湿面积的减少。     

15度斜式轴流泵装置水动力特性实验研究

15度斜式轴流泵装置是我国近年在低扬程、大流量泵站引入的一种新型泵装置,由于出水流道前端呈S形弯曲,流道内的二次流导致某些工况下压力脉动和振动较大,这一问题尚有待深入研究。本文针对浙江盐官泵站技术改造所研制的新型15度斜式轴流泵装置进行了水动力学特性的实验研究。研究发现,与泵段相比,斜式轴流泵装置的最优工况点向负叶片角度和小流量区偏移。泵装置在较小叶片角度下的空化特性优于大叶片角度;当装置空化余量低到使泵装置效率下降1%时,叶片背面出现占据近1/3叶道区域的空化区。斜式轴流泵的飞逸转速在较大负叶片角度时可达额定转速的1.73倍。斜式轴流泵压力脉动在导叶出口、出水弯管和出水流道内明显高于常规立式轴流泵;从水泵进口方向看,当叶轮逆时针方向旋转时,斜式轴流泵装置出水流道隔墩左侧流量大于右侧。本文研究成果为大型斜式轴流泵站优化设计和稳定运行提供了新的科学依据。     

空气阀数学模型及排气性能研究

空气阀是输水管道进排气的重要设备,具有充水排气、放空吸气,正常输水排气等功能,而且越来越多地用来作为水锤防护措施,因此空气阀的合理选型至关重要。从热力学基本原理出发,推导了理想气体和不可压缩气体两种假设空气阀数学模型,并对美国给水工程协会M51指南所提供的空气阀排气性能参数进行了误差分析。分析结果表明：理想气体假设模型具有较高的精度,不可压缩气体假设模型在压差较小的情况下具有较高的精度,在初次充水、放空等小压差工况下可采用该模型。同时,还以CJ/T217-2013中FGP型复合式空气阀排气性能参数为例进行了流量系数分析。结果表明：流量系数并非常数,而是一个随压差、口径变化的变量,因而在水力过渡过程计算中,流量系数应通过实测得到。研究结果可为空气阀的合理选型提供理论依据,同时也可为工程安全运行提供技术保障。