梭锥管内锥圈对水沙分离的影响

介绍一种新型水沙分离装置梭锥管混浊流体分离装置(简称梭锥管)的初步研究成果。梭锥管是一种新型的低耗水率、动态水力分离水沙两相流的装置。为了探明梭锥管内特有结构——锥圈对泥沙沉降速度的影响,针对结构尺寸相同的有锥圈和无锥圈的梭锥管进行浑水质量浓度分别为30 kg/m3,60 kg/m3,80 kg/m3的泥沙静水沉降试验。试验结果表明,与无锥圈梭锥管相比,泥沙在有锥圈梭锥管中沉降的速度较快,锥圈的存在改变了泥沙的沉降方向,缩短了沉降距离,增加了沉降面积,提高了泥沙的沉降速度。因此,为了提高泥沙的沉降速度,可以适当增加梭锥管内的锥圈数量以增强其水沙分离性能。     

梭锥管内水沙两相流流场及含沙量分布研究

为了探明梭锥管快速分离水沙两相流的机理,分别对梭锥管和普通装置进行了静水和动水沉降试验,获得了不同采样点的含沙量随时间的变化规律.结果表明:与普通装置相比,梭锥管内完成泥沙沉降所需的时间约为普通装置的67％;梭锥管内沉降面积相等的各采样点含沙量均随沉降时间的增加而迅速减小,且在相同时段各采样点的含沙量基本相等,与采样点的位置无关;梭锥管内布置锥圈后,缩短了泥沙的垂直沉降距离和沉降时间,并且沉降到锥圈上的泥沙能快速汇集到浑水通道,达到了快速分离水沙的目的.     

梭锥管混浊流体分离装置水沙两相流数值模拟

为了探明梭锥管内水沙分离的机理,在不同网格划分方案下,该文对梭锥管内的水沙两相流进行了静水沉降的数值模拟,并将计算结果与实测值进行了对比,选出了最优网格划分方案.在最优网格方案下,采用层流方程和简化的多相流Mixture模型,对梭锥管内部流场进行计算.计算结果表明:在锥圈上表面形成了“泥沙”流下沉,下表面“清水”流上升的小循环运动;作为泥沙沉降的重要边界,锥圈改变了泥沙的沉降方向,缩短了沉降距离,提高了水沙的分离效率;装置内存在水沙绕相邻锥圈形成的小循环流动和沿梭锥管边壁的清水流通道及中心的泥沙流通道做大循环的水沙流现象;两侧通道与锥圈上、下表面流速较大,其余区域流速较小.计算结果与试验结果基本一致,表明层流方程和Mixture模型耦合可以较好地模拟梭锥管内水沙两相流.     

导片锥角和片数对悬锥装置水沙分离效率的影响研究

通过物理模型试验,将泥沙沉降过程中浑水含沙浓度作为量测指标,通过变量控制法就导片锥角和片数对悬锥装置的水沙分离效率影响情况进行了试验研究.研究结果表明:悬锥装置中导片片数的多少是影响该装置水沙分离效率的主要因素,而导片锥角的大小对装置的水沙分离效率影响不大.     

垂向异重流式水沙分离鳃水沙分离机理浅析

对新形净水装置——垂向异重流式水沙分离鳃的水沙分离机理进行初步研究。在已有的利用加单排鳃片分离鳃对含沙质量浓度为60 kg/m3的浑水进行研究的基础上,对无鳃片普通模型、加单排鳃片模型和加双排鳃片模型在泥沙质量分数为8%~20%的范围内进行了不同含沙浓度浑水中泥沙沉降速度的对比试验,得出3种不同装置中泥沙沉降速度的基本规律。分别从泥沙絮凝的角度和异重流的角度阐述了垂向异重流式水沙分离鳃这一装置可以快速进行水沙分离的机理,并简单论述了垂向异重流的概念。     

两相流分离鳃泥沙运动轨迹及加速滑移的力学分析

利用高速摄像技术捕捉分离鳃中泥沙运动的图像,对两相流分离鳃内部水沙运动进行测试,描绘了分离鳃流场概化图像,证明分离鳃内有异重流现象发生。通过对分离鳃鳃片上的泥沙进行力学分析,推导出泥沙在鳃片上的运动轨迹,研究了泥沙的沉降特性,并给出泥沙沉降条件与结构设计参数β之间的关系,从力学分析的角度论证了前期物理试验中得出的结构优化参数的合理性。     

分离鳃鳃片倾角对水沙分离影响的试验研究

通过改变垂向异重流式水沙分离鳃中鳃片的两个角度,对不同含沙量水流进行了泥沙沉降试验,并对泥沙在不同鳃片角度时的沉降现象进行了比较分析,初步优选出了最有利于泥沙沉降的鳃片角度组合类型,即鳃片与分离鳃宽度方向的夹角为60°,鳃片与分离鳃长度方向的夹角为45°.     

梭锥管混浊流体分离装置流场PIV 测试及分析

利用粒子图像测速技术,测试了两种工况下梭锥管混浊流体分离装置（简称梭锥管）内的水沙两相流的速度场,给出了梭锥管内泥沙运动的流速矢量分布及流速大小云图。对测试结果的分析表明,实测结果与理论分析结果一致。含沙水流进入梭锥管后,其内设置的多层锥圈把泥沙沉降区域分割成若干个沉降距离较短且相互独立的沉降空间,缩短了泥沙的自由沉降距离。相邻锥圈组成的水沙分离空间内,形成了沿锥圈上表面向下运动的泥沙流和沿锥圈下表面向上运动的清水流,使分离后的泥沙流和清水流沿各自独立路径流动,泥沙流流入排沙装置中心的排沙通道,而清水流流入装置边壁处的清水流通道,相互之间无混掺和干扰,加快了水沙分离速度。     

多级斜板式水沙分离装置试验

采用渠化设计的方法对垂向异重流式混合流体分离鳃进行结构优化,在不同流量、不同含沙量、不同斜板间距组合条件下,对该优化的多级斜板式水沙分离装置进行了动水循环试验。试验结果表明:渠化设计后,清水流与沉降泥沙各行其道,大幅度减小了相互间的扰动;溢流泥沙中值粒径随进流流量的增大不断增大,随进流含沙量的增大逐渐减小;出流含沙量随斜板间距减小而降低;在流量为0.9 m3/h时该装置水沙分离效果最好,泥沙分离率在80%以上,最高可达到93%。     

多级水沙分离装置不同斜板间距分沙效果试验

针对黄河内蒙古段河水高含沙问题,通过改变多级斜板水沙分离装置中的斜板间距,探讨了不同流量、不同浓度浑水下斜板间距对泥沙分离率的影响。结果表明:第一级和第二级分沙装置中斜板间距越小,水沙分离效果越好;第三级分离装置的斜板间距减小到2 mm时,其对提高水沙分离率的影响不明显,而且会导致泥沙淤积,不利于排沙。同时分析了不同流量下斜板间距对排沙孔分离出的泥沙中值粒径的影响,结果表明:在同一流量下,排沙孔泥沙颗粒粒径随斜板间距的增大而增大。     

斜板式水沙分离装置中泥沙水力沉速特性研究

为探明斜板式水沙分离装置中的泥沙沉降特性,设计了由3个不同斜板间距的水槽串联组成的试验装置,通过量测该模型装置溢流口的泥沙中值粒径,并结合泥沙沉降半经验公式,对装置中泥沙的群体沉速特性进行了分析研究。结果表明:装置中每一级斜板的截留速度均比泥沙群体沉速小,泥沙均能发生沉降;每一级斜板能够分离出的最小的泥沙中值粒径计算值与现场实测值非常接近。     

斜板式水沙分离装置中泥沙水力沉速特性研究

为探明斜板式水沙分离装置中的泥沙沉降特性,设计了由3个不同斜板间距的水槽串联组成的试验装置,通过量测该模型装置溢流口的泥沙中值粒径,并结合泥沙沉降半经验公式,对装置中泥沙的群体沉速特性进行了分析研究.结果表明:装置中每一级斜板的截留速度均比泥沙群体沉速小,泥沙均能发生沉降;每一级斜板能够分离出的最小的泥沙中值粒径计算值与现场实测值非常接近.     

黄河水沙变化及设计水沙条件

利用黄河干支流主要控制站实测水沙资料,分析了黄河水沙的基本特性和近期黄河水沙变化的主要表现,结合已有规划研究成果,预估了不同水平年黄河的来水来沙量,提出了应用于流域综合规划和专项研究的设计水沙条件和水沙代表系列。结果表明:水少、沙多、水沙关系不协调是黄河水沙的基本特征;1986年以来,黄河中下游水沙量大幅减小,汛期径流比重减少,有利于输沙的大流量历时和水量大幅减少;预计到2020年、2030年,黄河多年平均天然径流量分别为519.8亿、514.8亿m3,年均沙量分别为10.5亿¹1.0亿t、9.5亿11.0亿t、9.5亿¹0.0亿t;根据2020水平年1956—2000年系列水沙条件,选取1968—1979年+1987—1996年作为水沙代表系列,该系列龙门、华县、河津、氵状头4站年均水量为278.03亿m3、沙量为10.77亿t,其中前12 a年均水量为290.17亿m3、沙量为11.48亿t,后10 a年均水量为263.47亿m3、沙量为9.93亿t。     

堤防半封闭式防渗墙防渗机理及设计参数研究

半封闭式垂直防渗墙是目前堤防加固工程中较为广泛选用的一种堤基防渗方式，但墙底的防渗依托层（弱透水层）的厚度和渗透性应满足一定的要求才能起到有效的截渗作用。对此类防渗墙的适用条件、防渗机理以及相关的设计参数（如墙体厚度、贯入深度、布置位置等）进行了研究，提出了相应的设计方法和简便实用的设计公式，最后介绍一个工程设计实例。     

水电站多锥节平底月牙肋钢岔管设计

在传统月牙肋钢岔管体形设计基础上,提出了一种多锥节平底月牙肋钢岔管设计方案.该平底岔管结构由多个主锥管锥节、支锥管锥节和月牙肋组成.多锥节平底月牙肋钢岔管设计的难点是既要保证底部水平,又要保证轴线不在同一水平面的锥管两两相贯为平面曲线.在CATIA三维设计平台上,采用空间解析几何做图法,构建了多锥节平底月牙肋钢岔管三维...     

基于知识工程模板的月牙肋岔管参数化设计

基于CATIA软件的知识工程技术,提出了月牙肋钢岔管的三维参数化设计方法。选取合适的定位条件,并通过建立参数关联实现用户输入参数与草图、三维模型之间的驱动关系,建立了通用的月牙肋岔管的设计模板。采用该模板可以快速确定月牙肋岔管多种设计方案,并导入有限元软件进行结构分析,获得最终设计方案。在三维模型上进行焊缝分缝设计后,借助曲面展开功能获得管节展开图,并自动生成控制点坐标表和材料表。该设计方法以建立模板为核心,整合了岔管参数化建模、有限元结构分析、焊缝分缝设计和绘制岔管展开图四大功能,满足了月牙肋岔管施工详图阶段的设计需求,在工程应用中显示了设计效率高的优点。     

220 kV钢管杆设计的最优参数及设计要点

结合广西区内一些输电钢管杆线路的设计运行经验,对220 kV钢管杆的挠度、梢径、锥度、截面形状等设计参数进行了比选,推荐了最优参数;对杆身焊接、法兰连接、地脚螺栓、钢管杆基础设计中须引起注意的多项设计要点进行了介绍;并就钢管杆设计中应注意的其他一些问题进行了探讨.     

钢岔管三维参数化设计方法在ART工程中的应用

以阿尔塔什水利枢纽工程生态电站的3个月牙肋岔管为例,通过规范初步拟定钢岔管体型,用Autodesk Revit和Inventor软件进行三维参数化建模,将建立好的实体模型导入有限元软件进行受力分析,利用此类计算方法提高结构优化效率,确定出合理体型,为钢岔管三维参数化设计提供借鉴思路.     

凉水河马驹桥闸CFG桩参数设计及施工技术研究

CFG桩即为水泥粉煤灰碎石桩,由碎石、石屑、砂、粉煤灰加水泥拌合,用各种成桩机械制成的一种低强度混凝土桩。由于施工成本相对低,处理地基承载力高,近年来在水利及其他工程中被广泛应用,通过充分发挥桩间土的的承载能力,并可传递荷载到深层地基中去,具有较好的技术性能和显著的经济效益。结合凉水河马驹桥闸工程实际,详细阐述了CFG桩的参数设计、施工工艺及质量控制,对类似工程的施工质量控制具有一定借鉴作用。