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。     

两种不同流道结构的叠片水头损失研究

叠片的性能直接影响叠片过滤器的过滤效果和使用寿命。以两种不同的流道布置形式的叠片,在不同流量的清水工况下,研究其水头损失的规律。结果表明:在清水条件下,随着流量的增加,两种叠片的水头损失与流量呈现出幂函数的关系,并且随着流量的增大,两种叠片的水头损失增加值大幅度增加;进一步分析两种叠片之间的水头损失的差值,其水头损失之差与流量呈现线性函数的关系。试验结论:复合流道叠片的水头损失小于传统流道叠片,但还需要后续试验验证其抗堵塞性能,同时本文为国内的节水市场提供了一种新的产品。     

全自动鱼雷网式过滤器内部清水流场特性数值分析

采用Fluent软件中的Realizable k-ε湍流模型与多孔介质阶跃面对不同流量下全自动鱼雷网式过滤器的清水流场进行数值模拟.结果表明:数值计算中进、出口间水头损失同物理试验的吻合程度较高,选择的数学模型具有较高的准确性和可靠性.对比不同流量下的计算结果可知,流量不同时过滤器内速度分布规律相同,压强分布规律也相同,但流量越大,水头损失越大,滤网内外侧的速度差、压强差也就越大;过滤器内的速度和压强分布越不均匀,结构有待进一步优化.     

全自动鱼雷网式过滤器内部清水流场特性的数值分析

采用Fluent软件中的Realizable k-ε湍流模型与多孔介质阶跃面对不同流量下全自动鱼雷网式过滤器的清水流场进行数值模拟。结果表明:数值计算中进、出口间水头损失同物理试验的吻合程度较高,选择的数学模型具有较高的准确性和可靠性。对比不同流量下的计算结果可知,流量不同时过滤器内速度分布规律相同,压强分布规律也相同,但流量越大,水头损失越大,滤网内外侧的速度差、压强差也就越大;过滤器内的速度和压强分布越不均匀,结构有待进一步优化。     

设施农业滴灌首部系统水力学性能试验研究

为了提高温室灌溉系统水力性能和灌溉质量,本次试验以网式过滤器和叠片过滤器为研究对象,通过测试由不同管径尺寸的过滤器和水表组成的10种首部系统水力性能参数,分析了造成各首部系统水头损失差异的原因,为首部选型提供理论依据。研究结果如下:过滤器尺寸越大,首部的水头损失越小;过滤器管径相同条件下,装有叠片过滤器的首部水力性能较筛网过滤器首部更优;筛网式过滤器的首部系统水力性能受过滤器尺寸影响比叠片式过滤器小。     

进水流速对自清洗网式过滤器排污系统内部流场影响数值分析

为研究自清洗网式过滤器排污系统内部流场随不同进水流速的变化规律,依据GAMBIT软件建立了排污系统自动吸附装置的物理模型,利用FLUENT软件对自清洗网式过滤器排污系统自动吸附装置内部流场进行数值模拟,分别得到了不同流速条件下自动吸附装置内部压力、流速和湍动能变化规律。模拟结果显示,随着吸沙组件入口流速的增大,过滤器排污系统自动吸附装置内部压力、流速及湍动能也随之增大,该变化规律与试验所作出的分析结果定性一致。将模拟结果与实测结果进行对比分析,利用均方差E_(RMS)检验模拟结果与实测结果的离散程度,得到E_(RMS)=0.001 56,验证了模拟结果的可靠性,说明本模拟具有较好的预测性。根据模拟结果,当排污流量较大时,可有效提高过滤器自清洗效果,缩短过滤周期,但会导致过滤器产生较大水头损失。研究结果为相关专业设计人员提供参考。     

三并联四寸小型组合网式过滤器的水力性能研究

为了研究三并联四寸小型组合网式过滤器的水力性能,并确定影响该装置水头损失的因素,分别进行了清水试验与浑水试验。试验结果表明,清水试验时,水头损失与流量和滤网目数有关,流量与目数越大则水头损失越大。结合试验数据,分别拟合出100目及120目的水头损失的经验公式,所得结果为三并联四寸小型组合网式过滤器在小面积的灌区应用提供了理论指导,具有实际意义。     

DN1000上盖式半球阀流场的数值仿真

针对某阀门公司提供的DN1000上盖式半球阀,对它的内部三维流场进行数值模拟,分析了8个不同开度下阀门内部流场的变化情况,根据相关公式得出各开度下的流阻系数和流量系数。结果表明:随着阀门开度的增大,阀门的过流能力越强,流量系数越大,流阻系数越小;且开度大于70%时,流量系数迅速增加,而流阻系数基本不变。     

温室滴灌首部系统水力性能测试研究

温室灌溉系统的水力性能是灌溉生产和配套的重要依据。针对3种常用的叠片过滤器(1.5、1.2、1.0 inch)设计了5种典型的首部组合,并测试其水力性能,为首部选型提供基础数据。通过试验,得到如下结论:(1)内部结构简单、尺寸较大的叠片过滤器,水力性能较好;(2)5种组合中,组合1的水头损失最小,且各分部水头损失比例最为均匀、稳定;(3)首部水头损失主要来自于水表、过滤器及其他部件等部位,首部水头损失较大,一般应控制首部水头损失在10 m以下。     

抽水蓄能电站侧式进/出水口隔墩布置对水力特性的影响

运用标准k-ε湍流模型和VOF两相流模型,对抽水蓄能电站侧式进/出水口、输水管道和部分上库进行了数值计算,分析了死水位条件下抽水和发电工况的进/出水口隔墩位置对进/出水口流速分布、流道分流系数、水头损失、墩头附近流速分布等水力特性的影响。结果表明:中隔墩后移对发电工况下各流道流速分布、分流系数、进/出口的水头损失几乎无影响;中隔墩后移可改善抽水工况下中隔墩两侧流道的过流流速均匀性和各流道流量分配的均匀性,降低进/出水口的水头损失,但中隔墩后移距离超过进/出水口扩散段起始断面宽度的0.3倍时,改善效果不明显;中隔墩后移进/出水口扩散段起始断面宽度的0.44～0.52倍,边隔墩后移进/出水口扩散段起始断面宽度的0.1倍,可实现墩头附近局部流速的相对均匀化;中隔墩后移扩散段起始断面宽度的0.5倍,边隔墩后移扩散段起始断面宽度的0.1倍,可实现抽水蓄能电站进/出水口水力特性的最优化目标。     

淹没与非淹没植被作用下复式河槽流速最大值分布

本文收集了不同系列的淹没与非淹没植被作用下复式河槽的流速资料并对复式河槽中流速最大值的横向分布进行了探讨。结果发现滩地流速最大值基本保持在水面附近而主槽中的流速最大值都在水面以下;当滩地种有非淹没植被时;主槽中的流速最大值分布与无植被时几乎一致,滩地流速最大值在植被密度较小时仍在水面,但当植被密度较大时,最大值会向床面靠近;当滩地种植淹没植被时,流速最大值的位置会随着植被淹没度的增加而逐渐上升,最终保持在水面附近。     

明渠流水击现象基本理论探讨

从一维明渠非恒定流基本方程组出发,采用特征线法进行数值离散,探讨了明渠流水击现象的基本理论。以南水北调中线工程总干渠某段明渠为例,计算分析了设计流量和加大流量下进、出口节制闸同时关闭时的水位最大壅高值。指出:明渠流中亦存在水击现象,这种水击可划分为直接水击和间接水击,水击的出现类型与断面水力要素及渠长有关。     

轴流泵装置分部结构对装置性能的影响分析

基于k-ε紊流模型和雷诺时均N-S方程,运用CFX软件对轴流泵装置进行三维流动数值仿真计算,分析各分部结构对水泵性能及泵装置性能的影响,以找寻泵装置优化设计中的关键部件。计算结果表明,肘形进水流道能保证良好的进水条件,使叶轮进口流速均匀度达到90%以上,叶轮效率达到92%左右的较高数值。肘形进水流道的水力损失取决于弯肘段的水力损失;出水流道产生的水力损失在整个泵装置中占比最大,出水流道弯段和出口的水力损失为主要部分;因此进水流道弯段和出水流道是泵装置优化设计的关键部件。出水流道中涡量沿程减小,在流道弯段涡量下降最大,且流量越小下降的越大。     

管流与明渠层流的总流机械能方程及机械能损失计算

管流与明渠流同属流体力学中的内流,其总流机械能方程在水力学中称为总流能量方程。现有水力学中的总流能量方程是以理想不可压缩液体的伯努利方程为基础得到的,无法得到总流机械能损失的表达式。该文作者曾直接从黏性不可压缩流体运动的控制方程出发分别得到了管流及明渠流的总流机械能方程,解决了以上问题。考虑到层流条件下明渠流自由表面的变形特点,该文在前述工作基础上,将管流及明渠流在层流条件下的总流机械能方程进行了统一,同时还分别计算了管流(圆管、不同长短半轴比的椭圆管、不同宽高比的矩形管和不同内外径比圆环管)及明渠流(不同宽深比的矩形明渠)在层流条件下的总流机械能损失系数。结果表明:在同一雷诺数条件下,圆管层流的总流机械能损失系数比椭圆管层流、矩形管层流、圆环管层流及较大宽深比的矩形明渠层流的机械能损失系数要小。     

含柔性沉水植物明渠水流运动特性试验研究

采用激光多普勒流速仪(LDV)试验研究含柔性沉水植物的水流运动。试验结果表明:流速沿垂线分布呈S形,分为3个区域,即植物内部区、过渡区和上部区。植物密度对过渡区内流速影响显著,在该区内,植物密度越大则流速梯度越大。含植物水流的紊动强度和雷诺应力都明显增大,它们在垂线分布上有相似之处,都是在植物顶层的位置上达到最大值,说明在此区域内存在较强的能量交换和剪切作用;二者在植物顶层上部区域随着水深的增加而减小,在植物内部区随着水深的增加而增大。     

不同断面形式的灌渠过水流量分析

运用水力学中水渠流量计算方法,对7种不同断面类型的水渠进行数值模拟.比较相同的过水流量下各水渠的优点,得出在相同的过水流量条件下,U型水渠具有占地面积少的优点.数值模拟结果发现不同断面形式的水渠过水量与水位深度呈相关性.使用SPSS统计分析软件推算各类水渠的过水量与水位深度的拟合函数方程,其中梯形断面水渠与U形断面水渠的水流量与水位深度呈一次函数的线性相关,而其它断面水渠呈二次函数的曲线相关.     

滩地加宽及主槽变化对复式断面过流能力的影响

为了分析不同断面形态对复式断面过流能力的影响,针对概化的复式断面顺直型河道,应用数学模型分别计算并分析了滩地加宽和主槽位置变化河道滩槽流量分配比、沿程水位、河道水力坡降的影响。结果表明：当滩地过水面积小于4~6倍的主槽过水面积时,增大滩地的宽度可以明显降低河道的沿程水位;改变主槽的位置几乎不会影响河道的过流能力。     

水闸规模对河道水动力水环境的影响研究

水闸规模与所处河道宽度的差异一定程度上会阻碍水流流通,造成水体置换周期延长,极易诱发水体富营养化,故确定水闸建设规模对河道水动力水环境的影响对维护水安全具有重要意义。以上海市青浦区跃进圩区内的闸坝为研究对象,采用一维水动力水质模型模拟预测了不同闸宽条件下跃进片各断面最大流量、总进水量等水动力变化特征以及COD、NH3-N、TP等营养物质的浓度变化,探讨了圩区水闸闸孔宽度与河道断面匹配关系,分析了闸孔宽度变化对水量水质的影响。模拟结果表明：闸门宽度的增加将直接引起过闸的最大流量线性增大,而总进水量与水质改善情况更大程度地受限于闸门河宽比。在现有引排水量及闸泵调度规则下,跃进片区的临界闸门河宽比约为2/5。     

三峡工程明渠截流水流数学模型研究及其应用 I:模型建立与率定

三峡工程三期截流具有流量大、落差大、龙口流速大等特点。为保证截流顺利实施,将一维和二维水流数学模型紧密结合,先用一维模型推求明渠的过流量及上下游戗堤承担的水位落差,再用二维模型模拟戗堤进占时明渠内的水力条件。然后利用已有的水工模型试验资料,对建立的数学模型进行了率定。率定结果表明:一维模型计算的明渠过流量、截流总落差、上下游戗堤承担的水位落差等结果与试验值相当接近;二维模型的计算结果不仅与试验值基本符合,同时又符合弯道水力学的基本特点。