浑水水力分离清水装置内水沙两相

采用RNG(重整化群) 两方程紊流模型和简化的多相流Mixture(混合)模型,对浑水水力分离清水装置内水沙两相三维弱旋流场进行了数值模拟。根据计算结果,详细比较和分析了加沙前后装置内径向、轴向以及切向速度分布特征,及其对“装置”内泥沙运动和水沙分离效率的影响。从水沙两相流场特性出发,初步探讨了“装置”有效分离水沙并获得清水的机理,为设计优化装置结构提供理论基础。     

基于数值模拟的分离鳃水沙分离效率及机理分析

利用层流模型和欧拉模型,运用Phase Coupled SIMPLE(PC-SIMPLE)算法,对分离鳃与普通管中的水沙两相流流场进行了静水沉降的三维数值模拟,并根据数值计算结果,对分离鳃与普通管内的速度场和含沙量分布特性进行了对比与分析,探讨了分离鳃的水沙分离效率及机理。结果表明:分离鳃中的速度矢量分布规律与普通管不同;分离鳃的结构形式、其内部的流场特性及含沙量分布特性都有利于水沙的分离,故分离鳃中的泥沙速度、清水速度及泥沙去除率都大于普通管的。探明了分离鳃快速分离水沙的机理,这对分离鳃结构的进一步优化提供了理论基础。     

不同鳃片间距下的分离鳃内部流场三维数值模拟

为研究鳃片间距对分离鳃的速度场及泥沙分布特性的影响,采用Fluent软件中的层流模型和欧拉模型,运用Phase Coupled SIMPLE(PC-SIMPLE)算法,对不同鳃片间距下分离鳃的水沙两相流流场进行了静水沉降的三维数值模拟。根据数值计算结果,对速度场和含沙量分布特性进行了对比与分析。结果表明:不同鳃片间距下,分离鳃内部的速度场分布规律有所不同,鳃片间距越大,速度流场受到来自泥沙通道中的泥沙流与清水通道中的清水流影响就越大;鳃片间距越小,分离鳃的沉淀效果越好。以泥沙平均速度和清水平均速度作为考核指标,同时考虑分离鳃内部的流场特性、水沙分离效果与制作分离鳃的成本,则最佳鳃片间距为5 cm。     

梭锥管混浊流体分离装置倾角优化数值模拟研究

为了研究锥圈倾角和下锥管倾角对梭锥管内水沙分离效果的影响,在数值模拟计算结果与PIV测试结果一致基础之上,建立了5个不同锥圈倾角和7个不同下锥管倾角的梭锥管模型,采用层流方程和简化的多相流Mixture模型通过数值模拟计算了浑水含沙浓度为5kg/m3时各个梭锥管内部的泥沙浓度和速度场,详细对比分析了不同倾角下梭锥管内的速度场和浓度分布特性。结果表明,在上锥管结构尺寸、锥圈间距不变的条件下,锥圈倾角β与下锥管倾角γ相等且等于45°时,梭锥管水沙分离效果最好,在该角度下锥圈上表面泥沙滑动至排沙通道所需要的时间最短,梭锥管水沙分离效率最高。     

圆中环沉沙排沙过滤池沉沙冲沙特性试验研究

介绍一种新型水沙分离装置圆中环沉沙排沙过滤池的初步研究成果。圆中环沉沙排沙过滤池是一种新型的低耗水率、处理泥沙范围广泛的水沙分离装置。通过物理模型试验,模拟了在流量1m3/s,输沙率1.43g/s工况下的运行效果。实验结果表明,装置运行约43小时达到必须泄空排沙的极限状态,冲沙耗水率约为1.9%;冲沙道平均流速为0.51-2.75m/s,池内永久淤积沙质量约占总沉积质量的2%。同时分析了影响冲沙效率的主要因素,为装置的推广应用提供了理论依据和经验。     

“浑水水力分离清水装置”流场数值模拟——基于加压液化输沙技术的不同水头作用

为完善加压液化输沙技术与浑水水力分离清水装置的结合,在前期研究成果的基础上,通过采用RNG(重整化群)两方程紊流模型和简化的多相流Mixture(混合)模型,对不同加压液化渗水孔压力水头作用于浑水水力分离清水装置的水沙两相三维流场进行了数值模拟。根据FLUENT软件计算结果,详细分析了不同加压水头作用下,装置内部流场泥沙分布特征的变化。研究表明,加压液化输沙技术在压力水头为1.8~1.9m作用下,清水溢流含沙浓度较小,排沙底孔排沙畅通,是装置运用加压液化输沙技术最理想的状态。研究结果为将加压液化输沙技术更好的运用于浑水水力分离清水装置提供了理论依据。     

新型水沙分离系统的设计与试验研究

设计提出了一种新型水沙分离系统,并对该分离系统的结构和工作原理做了详细介绍,并对新型水沙分离系统和传统旋流水沙分离系统进行了对比试验。结果表明,同等条件下新型水沙分离系统具有更好的分离效果和更高的分离性能,实际使用时能满足大过水流量的同时又保持较高的除沙能力的要求。     

动水中浑液面升降规律试验研究

本试验在同一“装置”结构中,不同进流含沙浓度下,通过改变进流流量的大小,对“装置”中的浑液面升、降进行调控。根据“装置”内泥沙浓度分布的不同,将其分为四个区：清水区、低于进流含沙浓度的非拥挤沉降区、拥挤沉降区、压缩沉降区;并且分析了浑液面的升降与进流流量之间的关系,得出浑液面的升降规律。根据浑液面升降过程的调控,可求出“装置”在某一进流含沙浓度下的清水出水量,其研究结果可以为弄清“装置”水沙分离的物理机理提供理论依据。     

动水条件下分离鳃水沙分离效率的分析

采用物理模型试验方法,开展了相同含沙量下不同流量的分离鳃和普通管水沙分离效率试验。试验结果表明:动水条件时,分离鳃中也出现了垂向和横向异重流现象;当含沙量为10kg/m^3时,分离鳃在浑水进口流量为0.3、0.5、0.7、0.9、1.1m^3/h条件下,水沙分离效率是普通管的1.03~2.26、1.16~2.45、1.30~2.70、1.58~3.85、1.65~1.60倍;分离鳃的最佳浑水进口流量为0.9m^3/h,水沙分离效率可达34.12%,耗水率为5.78%;浑水进口流量为0.3~0.9m^3/h时,分离鳃水沙分离效率随时间的变化可分成缓慢增加、快速增加、缓慢增加3个阶段,而浑水进口流量为1.10m^3/h时仅有缓慢增加阶段。     

场地膜秆分离装置送风口尺寸改变的数值模拟

为达到有效分离地膜的目的,建立了场地膜秆分离装置的三维计算流体力学模型,采用Fluent软件对场地膜秆分离装置内的流场进行数值模拟分析,改变分离装置送风口的几何尺寸,分析比较其内部流场的压力分布速度分布。结果表明:在送风口和进料口的相对位置为100mm、送风口宽度为200mm和送风口长度为6 0 0 mm时最为合理,为场地膜秆分离装置的结构设计和性能改进提供了参考。     

基于Fluent的膜秆分离装置的数值模拟

为了达到有效分离地膜的目的,研究了场地膜秆分离装置内流场的压力分布和速度分布,获得适合场地膜秆分离装置的进料口的尺寸,为场地膜秆分离装置的结构设计和优化提供了比较重要的理论依据。建立场地膜秆分离装置初始模型,采用Ansys里的Fluent模块对其腔体内流场的压力分布和速度分布进行了数值模拟,并对比分析所得的结果。结果表明:当进料口为无角度送料、腔体横截面长度为1 300 mm、腔体横截面宽度为1 0 0 0 mm时,腔体流场的压力分布总体均匀,下落粗棉杆和细棉杆的范围相对较大;当进料口为无角度送料、腔体横截面长度为1 300mm、腔体横截面宽度为1 000mm时,为合理工况,利于分离出地膜。     

再生稻联合收获机脱粒分离装置的设计与试验

项目组所研制的再生稻联合收获机的收获特点与普通水稻联合收获机不同,虽然头季稻收获时只割下稻株上方稻穗部分,但通过加宽割幅使喂入量增加至5 kg/s.与一般水稻脱出物相比,头季稻秆青叶茂,含水率高,仅收穗头时收获长度为30cm左右,茎秆较少,因此收割后进入脱粒分离装置的草谷比约为0.5:1.根据以上特点,设计了一种纵轴流...     

土壤水-气二相流模型初探

目前,土壤水-气二相流模型主要采用土壤水相、气相流连续性方程来实现。然而,此二相流连续性模型在实际模拟过程中有很大困难。通过两点假设引入土壤气相流状态方程,并建立新的土壤水-气二相流模型。使二相流模型的模拟容易实现。由于实验条件暂不具备,仅完成了考虑气相流和不考虑气相流的对比模拟。通过模拟得出：气相流的存在的确对土壤水分运移产生影响,但并非主要因素,与前人的研究结果相一致,可以用此水-气二相流模型来模拟土壤水分的运移。此模型需要进一步的实验研究来证实和改进。     

射流泵液固两相流特性三维大涡模拟

为研究射流泵的三维液固两相流动特性,应用计算流体动力学（CFD）方法模拟其内部流动特征.采用LES方法和混合模型对射流泵在输送固体颗粒时的三维流场进行了数值模拟,分析了不同的固体颗粒直径、固相初始体积分数及流量比等参数对射流泵液固两相射流的湍射流场及射流泵基本特性的影响.结果表明：在较小的流量比条件下,固液两相流射流泵的压力比和效率与清水时的差别不大;但是在较大的流量比条件下,随着固相初始体积分数的增大,基本性能曲线与效率均下降,且流量比和固相初始体积分数越大时,其下降幅度越大;在固相初始体积分数和固相颗粒直径一定时,流量比越大,充分混合后的含砂体积分数将随之增大.固体颗粒直径越大,则越容易产生局部体积分布集中的现象,易在射流泵内形成堵塞.研究结果为工程实际应用提供了一定的技术支持.     

细颗粒泥沙对离心泵工作特性影响的数值研究

基于Eulerian-Eulerian“双流体”模型观点,应用CFD软件 Fluent 对离心泵细颗粒泥沙固液两相流进行了数值模拟。给出了在微米量级尺度上不同粒径及10%颗粒体积浓度以内条件下离心泵固液两相流动规律,得到了相应的离心泵的外特性的变化规律并与清水单相流情形进行了对比。研究结果表明：在叶轮流道内,固相体积浓度分布极不均匀,细颗粒主要集中于流道出口处及叶轮吸力面。在所研究的工况条件下,与清水情况相比,加入某些浓度、粒径的细颗粒离心泵内的湍流粘度,湍动能都有所下降,并且分布规律与颗粒的分布相似,离心泵的扬程与效率有所提高。相同体积流量下,离心泵的扬程和效率在所研究的工况条件下随颗粒浓度和粒径的增加先增大后减小。     

基于RBF神经网络与DECIMO算法的螺旋离心泵多目标优化设计

针对螺旋离心泵运行时性能普遍偏低的问题,以某一典型螺旋离心泵为研究对象,应用计算流体动力学软件CFX对螺旋离心泵进行数值计算得到其内部流动规律.以在设计流量工况下的扬程和效率作为优化目标,采用P-B试验与多因素方差分析筛选出优化变量,采用径向基(RBF)神经网络建立优化目标与优化变量之间的预测模型,并结合差分进化(DECIMO)算法在样本空间内全局寻优.取扬程最优、效率最优和初始个体进行数值计算,对比分析泵输送不同介质(清水与固液两相流体)时的流场及其外特性差异,并进行试验验证.研究结果表明：叶片轮毂进口角β_1b、叶轮出口宽度b₂、叶轮出口直径D₂和叶片包角φ是影响螺旋离心泵扬程和效率的显著因素;由RBF神经网络建立的预测模型精度较高;输送清水时,设计流量下扬程最优个体扬程为9.4 m,增长了13.5%;效率最优个体效率比初始个体提高了9.8%,优化效果显著.     

纵轴流玉米脱粒分离装置设计与试验

针对黄淮海地区籽粒直收时籽粒损伤严重及未脱净率高的问题,结合现有的玉米脱离分离装置的特点,设计了一种纵轴流式变径变间距玉米锥形脱粒滚筒,以及利用可调节双头拉杆调节工作倾角的脱粒分离装置倾角调节装置.设计了脱粒元件在锥形滚筒的安装位置及排列方式,分析了脱粒元件与籽粒接触的脱粒动力学过程,并查阅相关文献确定了脱粒装置关键参...