梭锥管与普通装置内水沙两相流场特性数值模拟

文章采用层流方程和简化的多相流Mixture模型，针对结构尺寸相同的普通装置和梭锥管进行了浑水质量浓度为5kg/m3的泥沙静水沉降的数值模拟，并将计算结果与PIV测量结果进行对比，计算结果与实测结果吻合较好。详细分析了两装置内速度场、浓度场的特点及区别。结果表明，在梭锥管内，泥沙通道中心断面上泥沙的速度是普通装置内的5-6倍；在相邻锥圈间形成了沿锥圈上表面向下和沿锥圈下表面向上的环流。在普通装置内，泥沙始终沿重力方向竖直向下沉降，泥沙浓度分布比较均匀，速度较小。与普通装置相比，泥沙在梭锥管中沉降的速度较快，且特有的结构—锥圈，改变了泥沙的沉降方向，缩短了沉降距离，增加了沉降面积，使梭锥管内的水沙分离效果更明显。因此，为了提高梭锥管内水沙分离的效率，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。