搅拌器水下转轮安装高度优化数值模拟

采用FLUENT6.3软件对搅拌器内的气液流动进行了数值模拟。自由液面的捕捉采用VOF(volume of fluid)方法,利用RNG k-ε紊流模型使气液两相流时均方程组封闭,速度与压力的耦合方程组利用半隐式SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)算法结合多参考系法求解,对单层涡轮在不同安装高度时搅拌槽内的流场结构、含气率分布、混合时间及功率准数进行了研究。模拟结果表明:在通气量和转速一定的情况下,转轮安装高度在中间位置时搅拌槽内含气率最高,混合时间最小,槽内液体的平均速度最大,更有利于搅拌槽内气液两相之间的混掺,随着安装高度的增加搅拌槽所消耗的功率准数减小。     

搅拌槽内流体力学特性的数值模拟研究

采用FLUENT6.3.26软件求解气液两相流,自由液面的捕捉采用VOF(volume of fluid)法,辅以标准k-ε湍流模型数值求解气液两相流时均方程,使用了半隐式SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)算法求解速度与压力耦合方程组,旨在研究搅拌槽在搅拌过程中流体流动的力学特性,分析比较了不同水深处的水流沿半径方向的径向速度、切向速度及轴向速度的规律,经过研究和分析发现模拟的速度值与实验值吻合良好,为搅拌槽的设计和运行提供了参考。     

搅拌槽内挡板对搅拌效果的数值模拟

挡板大量用于工业搅拌设备中,对于挡板的研究目前大多采用试验方法,而使用数值模拟软件模拟挡板对搅拌效果影响的研究很少。对搅拌槽在不同挡板系数下的搅拌效果进行了整体数值模拟,成功模拟了槽内流体的湍流强度和流动分布,比较了不同挡板系数下的搅拌功率。结果表明,当挡板系数增加时,搅拌功率也增加,当挡板系数增加到一定程度时,搅拌功率不再增加,数值模拟结果与文献试验结果有很好的一致性。     

带自由液面的艇/桨干扰特性数值模拟与验证研究

带自由液面的艇/桨干扰特性研究是水动力学领域的重点与难点.此文采用数值模拟方法研究了潜艇近水面航行时的艇/桨干扰特性.首先介绍了计算方法:流场采用RANS方法结合RNGk -ε湍流模型求解;自由液面捕捉采用VOF方法;螺旋桨运转采用滑移网格方法;带螺旋桨潜艇表面与计算域内全部采用结构化网格进行离散.然后,对于SUBOFF潜艇模型在不同浸深下的阻力特性进行了数值模拟,分析了自由液面对于模型阻力的定量影响.最后,对于带螺旋桨的SUBOFF潜艇模型在深潜与近水面状态下的艇后推力、扭矩进行了数值模拟,分析了自航因子,研究了艇/桨干扰特性.计算结果与试验结果进行了详细的对比分析,验证了计算方法与计算结果的可靠性.本文的工作可为将来构建数值拖曳水池提供技术支撑.     

通气孔型式对超宽泄槽的掺气影响研究

结合某水电站溢洪道现场泄流流态,采用数值模拟方法对溢洪道泄槽段掺气坎附近流态进行分析,与实际工程的泄流流态进行对比,分析泄槽的水深、流速、压强等水力特征要素,并对不同通气孔面积的掺气坎进行泄洪模拟分析.此研究成果可应用在类似实际工程中,为泄槽布置掺气减蚀的结构型式提供参考.     

搅拌器内转轮半径对气液混合影响的数值模拟研究

研究转轮半径这一因素对搅拌器内气液两相混合流特性的影响,可为搅拌器的设计与优化提供依据。采用RNG k-ε湍流模型结合多参考系法对单叶轮气液搅拌器内的气液混合过程进行了模拟计算。通过模拟计算得到了搅拌器在相同通气率、相同转轮转速、不同转轮半径下的气液流动速度场以及不同方向、不同截面上气含率的分布规律,分析了不同转轮半径对搅拌器内三维流场及气含率分布的影响。模拟结果表明:在通气率不发生改变的情况下,转轮半径大小的改变对搅拌器内的气含率分布的影响较小,而对速度分布有一定的影响。     

钉形水泥土双向搅拌桩基于扩大头高度的承载特性研究

针对钉形水泥土双向搅拌桩特殊的桩身结构,在试验桩体中心钻孔抽芯,埋入贴有应变片的塑料管,然后对桩体进行静载荷试验测定桩身应变,进而计算桩身轴力和附加应力,并分析探讨与扩大头高度相关的单桩承载特性。结果表明：桩身轴力和附加应力主要分布在扩大头高度范围内,且在桩身变截面处存在较大的轴力差和应力集中现象。最终得出扩大头高度在深厚软土中可取4～5m,最低不宜小于2m。     

潜水井滤水管安装高度对涌水量的影响

1　问题的提出目前 ,滕州市现有各类潜水井 1 830 0余眼 ,广泛应用于农田灌溉、生活供水、工业生产中。多年来 ,为了增大出水量 ,对井的滤水结构进行了大量的改进和研究 ,取得了一系列重要成果。笔者通过野外成井施工观察和与长年从事野外成井的工程技术工人探讨认为 ,潜水井的     

分流叶片对离心泵内部固液两相流的影响

为了研究分流叶片对离心泵内部固液两相流的影响,建立固液两相流模型,对无分流叶片离心泵和3种带分流叶片的离心泵进行全流道非定常数值模拟。重点分析了添加分流叶片对离心泵外特性、叶片表面压力脉动、叶片表面颗粒体积分数分布、叶片表面颗粒滑移速度的影响。分析结果表明:添加分流叶片以后,离心泵的扬程和效率均有显著的提高,叶片表面的颗粒分布更加均匀,叶片表面颗粒的滑移速度有不同程度的下降,使颗粒对叶片表面的磨损程度得以降低;当分流叶片的进口直径为0.65D2时,叶片出水边处的压力脉动幅值最小,减小了离心泵在运行过程中的振动和噪声。     

重力对气液两相横射流的影响分析

该文采用直接数值模拟研究了沿横流方向重力对平板单孔气-液两相横射流的影响规律.基于VOF方法,数值模拟捕捉到了清晰的瞬态气-液界面.研究结果表明:相比于不存在重力的情况,沿横流方向重力的存在会使流场中的气体受到逆横流方向的浮力.浮力有利于气体黏滞于固壁表面附近,具体表现为有重力算例的横截面平均气体体积分数和近壁面平均气...     

叶顶间隙对气液混输泵水力性能的影响研究

该文以气液两相三级混输泵为研究对象,基于数值模拟研究了不同含气率下叶顶间隙对混输泵外特性、内流场、载荷分布及气相分布的影响,并通过与实验对比验证了数值模拟是可靠的。主要结果表明：随着叶顶间隙增大,混输泵扬程和效率均呈现下降趋势,纯水工况相较20%含气率工况下降幅度更加显著;虽然叶顶泄漏现象随着间隙值的增大逐渐加剧,但20%含气率时大间隙下叶顶间隙内流动比小间隙模型更加平稳;叶顶间隙使得叶片表面压力分布发生变化,含气率小于10%时,随着间隙值的增大叶片表面静压逐渐降低。当含气率大于10%以后,其变化较为混乱;合理的叶顶间隙能有效改善叶轮内的气相分布。就该文所研究的混输泵而言,叶顶间隙小于0.28%D(叶轮直径)时,随着间隙值增大叶轮内的气相分布越均匀。     

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。     

机械搅拌澄清池导流室直径对絮凝条件的影响

絮凝是水处理工艺中的重要环节,从水力条件方面优化絮凝工艺有利于提升水处理构筑物的处理效果。本文基于计算流体动力学(CFD)数值模拟对机械搅拌澄清池内部流场和流态的特性进行分析,以涡旋速度梯度G_0、湍动能耗散率ε作为絮凝评价指标,针对八种不同规模的机械搅拌澄清池,研究导流室直径变化对絮凝效果的影响,给出了对应的最优导流室直径,得出八种规模的机械搅拌澄清池清水区液面负荷为3.4～3.6 m~3/(m~2·h),比室外给水设计规范中机械搅拌澄清池清水区的液面负荷的取值范围小。可为实际工程设计提供一定的参考。     

立式泵肘形进水流道喉部高度对性能的影响

为保证水流进入弯道时的流态良好,肘形进水流道进口段末端断面的高度通常较小,被称为"喉部"。基于CFD数值模拟进行方案设计和建模计算,对流道喉部断面的高度定量分析,对各方案的内部流态和泵系统性能进行研究。结果表明,喉部高度大的方案进入弯道的流速慢,水力损失小,但流速变化快,分布不均匀;高度小的方案进入弯道流速快,水力损失大,但流速变化慢,流道出口流速均匀性好;文中喉部高度的最优方案为0.8倍叶轮直径,此方案的泵系统效率在340L/s达到79.08%。     

曝气机叶片形状对氧化沟流动特性的影响

表面曝气机是氧化沟内水体的主要动力来源,直接影响氧化沟处理污水的效率。采用多参考系模型,对32m×8 m×4m氧化沟内的流场进行三维数值模拟,并对比了曝气机功率为12kW,叶片浸深为0.2m、高为0.97m,曝气机叶片形状不同时氧化沟内的流场。模拟结果表明:机翼型叶片、前倾型叶片、矩形叶片和后倾型叶片4种叶片形状中机翼型叶片对水流的混合推动力最大,效率最高。     

多泥沙河流侧向进水泵站开机组合对前池流态的影响研究

为探索多泥沙河流侧向进水泵站不同开机组合对泵站前池流态的影响,选取甘肃省景泰川电力提灌工程灌区一期总干三泵站侧向进水前池为典型研究对象,现场取样分析泵站引水含沙情况,利用超声波多普勒流速流向仪对前池流场进行现场实测,同时引入逆向工程技术构建现场淤积状态下进水前池(以下称原位前池)三维几何模型,采用FLUENT软件基于Realizable k-ε湍流模型及Mixture多相流模型对原位前池水流流态进行数值计算,对比分析数值模拟结果与现场测流结果,验证了数值模型的可靠性。在此基础上,分别对10种不同开机组合方案下未淤积状态下的进水前池(以下称原型前池)流态进行了数值模拟分析。研究结果表明:前池外侧边壁及末端存在回流区及泥沙淤积问题,基于逆向工程的原位前池流态数值模拟结果与现场测流结果相吻合;原型前池主流扩散效果不佳,泵站机组对称开启,同时避免两端机组停机尤其是末端机组停机,前池水流流态较好。本文提出的研究思路对泵站前池流态数值模拟研究具有一定的应用价值,研究成果可为类似泵站工程优化设计和优化运行提供参考依据。     

门槽充水对塔式进水口工作性态的影响研究

坝下涵管作为重要输水建筑物,在土石坝工程中被广泛应用。其进水口启闭竖井塔柱结构遭遇设计洪水位甚至校核洪水位时,竖井内工作门槽及检修门槽常常会充水,此时结构受力状态与常水位下存在差异。采用有限元法对某工程进行仿真分析,分析门槽充水对塔式进水口工作性态的影响。研究结果表明,各工况下结构位移和应力分布规律基本一致,且数值均较小。校核洪水位下,检修闸门门槽及工作闸门门槽内充满水体,结构位移及主拉应力均小于正常蓄水位工况,门槽充水对结构的稳定性和安全裕度具有增强作用。     

填埋场渗滤液水位对填埋气收集的影响研究

为研究我国填埋场中气体运移规律建立了考虑我国城市固废组分特点的填埋场液-气运移耦合模型,应用此模型对西安江村沟填埋场现场抽气试验进行模拟分析。结果表明:抽气竖井影响半径随饱和度升高明显缩小;抽气竖井影响范围随堆体水位下降而显著提高,降低堆体水位可显著提高填埋气收集效率。根据分析结果建议对于典型高厨余固废含量填埋场,在设计抽气竖井间距时应考虑高厨余垃圾组分特点及降解规律,并且采取相应措施对填埋场中渗滤液水位进行控制,以提高填埋气收集效率。     

泵轮增速变化规律对水锤特性的影响研究

为了探讨变频水泵采用不同增速方式对加压输水系统开泵水锤的影响,采用水锤特征线方法(MOC)建立了相应的水锤计算模型,对泵管道输水系统先快后慢、线性加速、先慢后快3种水泵转速变化过程导致的水锤进行了模拟,得到相应水锤正负极值压力的分布规律和变化特性.结果表明,转速变化规律对水泵开启过程中的极值水锤压力具有较大影响,采用先快后慢的增速启动过程,有利于减小水泵两端的正负水锤压力以及水锤沿程极值压力.     

过渡阶梯台阶尺寸对一体化联合消能工坝面掺气及负压特性的影响研究

基于阿海水电站一体化联合消能工,采用三维数值模拟探讨过渡阶梯不同台阶尺寸对一体化联合消能工坝面掺气及负压特性的影响。结果表明,随着过渡阶梯台阶尺寸的增大,阶梯坝面掺气空腔长度、掺气空腔面积和沿程掺气浓度逐渐增大;坝面最小掺气空腔不在水舌对称中心剖面,而在每股对冲水流的中心剖面处产生。当过渡阶梯台阶尺寸较小时,负压等值线分布在过渡阶梯的前几级台阶,随着过渡阶梯台阶尺寸的增大,负压等值线均分布在过渡阶梯的首级台阶内;首级台阶竖直壁面上边缘水气掺混区压强变化梯度最大;增大或减小过渡阶梯台阶尺寸,均有助于减小阶梯溢流坝面负压。故适当增大过渡阶梯台阶尺寸,既有助于提高坝面掺气效果,又可以减小坝面负压从而有效避免空蚀空化破坏。