管道高浓度泥浆阻力系数的试验研究

选择典型堤防淤筑工程与典型管道泥浆输送施工设备，采用现场观测对泥浆管道阻力系数进行了试验研究。作者利用实测管道压力、流量、含沙量等数据对高含沙水流阻力特性进行分析，取得了在管道粗糙过渡区泥浆沿程阻力系数受Re数、含沙量影响的基本认识，进一步给出了常规条件下沿程阻力系数与综合泥浆因子间相关关系及计算方法。同时还对典型管道泥浆局部阻力也进行了分析研究，提出了在考虑水流强度、泥沙因子的条件下泥浆局部阻力系数的确定方法。研究成果可供泥浆管道水力设计与泥浆管道施工定额编制时参考使用。     

高浓度泥浆泵输送能力及管道阻力试验研究

为确定利用管道输送高含沙泥浆的阻力系数，选择典型的河段、堤段及工程施工设备，进行原型观测，采集试验数据。利用高含沙水流的能量平衡关系和阻力特性进行分析探讨，得出黄河高浓度泥浆输送管道阻力系数的一些变化规律及管道流量与排距、综合排距的关系。     

输沙管道高含沙水流阻力特性探讨

根据对实测资料的分析,得出了输沙管道高含沙水流沿程和局部阻力系数的变化规律及确定方法,提出了管道综合泥沙因子和综合阻力系数的相关关系,同时指出细颗粒组成对高含沙水流的阻力特性有很大影响。分析表明:随着含沙量的增大,悬沙级配的粒径分布范围变宽,细颗粒在悬沙中所占比重减小,当细颗粒增加到一定程度时,单位体积水流可以挟带大量的粗颗粒泥沙;在输送高含沙水流时,应确定其最优细颗粒含量,以降低水流阻力,提高输沙效率。     

高浓度管道输沙中沿程阻力系数影响因素分析

采用Ⅱ定理推导了表征阻力系数的无量纲数的关系式,并利用管道压力、流量、含沙量等试验数据对高含沙水流阻力特性进行分析,结果表明:①管道沿程阻力系数受管道流量、含沙量及泥沙颗粒组成等单一因素的影响不明显,受γmd5 50/Q2S、vmd60/Q、△/d50、D/d50等综合因子的影响较显著,影响最显著的为综合因子γmd5 50/Q2S;②管道沿程阻力系数λ与γmd5 50/Q2S、vmd60/Q、△/d50、D/d50等综合因子之间存在较好的相关性.     

组合泥浆泵输送高含沙量泥浆

分析了挖河固堤启动工程组合泥浆泵施工中泥浆含沙量大大高于以往吸泥船机淤泥浆含沙量的原因， 通过计算说明组合泥浆泵系统能够输送高含沙量泥浆，提出利用组合泥浆泵施工提高泥浆含沙量的措施及应注意的问题。     

吹填固堤远距离输送分析

山东黄河河务局采用吹填技术加固河堤，在远距离输送方面作过一系列试验，本文根据试验和生产实际资料，就最大合理吹填输沙范围，泥沙颗粒，含沙量，管道性能对输沙距离的影响，以及利用单泵和两泵接力输送等有关问题作了分析，提出了看法，以利今后在远距离输送方面取得的经济效益。     

提高管道输沙效率方法的探讨

随着黄河标准化堤防工程进一步开展，淤背固堤泥沙输送距离不断增加。目前，排距超过3000m的越来越多，部分淤背固堤工程排距甚至超过10000m。随着排距的增加，接力输送方式的使用，机械设备的选择与配套、接力站安设位置准确与否对系统的生产效率和生产成本都起着决定性的作用。本文通过对淤背固堤工程分析研究，提出以提高泥浆浓度、泥沙输送效率的手段。提高系统的生产效率。并利用水力学水头计算理论，结合生产实践论述如何进行设备配套以及接力站位置确定。     

小浪底水库泥沙管道输送的阻力损失分析

阻力损失是管道水力输送的关键参数之一。本文基于小浪底水库的管道排沙试验,研究不同流速、粒径、浓度下管道输送的阻力损失,采用实测数据与已有模型对比分析的方法,选取拟合效果最好的模型。流速为2.08m/s时,阻力模型与费祥俊模型拟合最好,杜兰德模型次之。因此在试验参数确定中综合考虑费祥俊与杜兰德模型。在本次试验流量为620 m3/h(流速2.08 m/s)、含沙量为279 kg/m3(浓度10.53%)、中值粒径为0.0512 mm的参数组合下,管道排沙效果相对较好,月排沙量为4.15×104t;而基于本次试验条件,预测高浓度时的输沙情况,最佳输送参数应是流量620 m3/h(流速2.08 m/s)、含沙量为950 kg/m3(浓度35.85%)、中值粒径为0.0512 mm,月排沙量为14.14×104t。     

管道输沙的阻力

本文通过一系列专门安排的试验,研究了管道水力输送中阻力损失的规律. 对于泥沙颗粒均匀分布的伪一相体,如果采用包含浑水流变特性的广义雷诺数Re_1与阻力系数λ建立关系,那么,伪一相体的λ～Re_1关系与清水的阻力关系相同. 对清水或细颗粒泥浆输送粗颗粒的两相流,只要粗颗粒泥沙全部处于悬浮状态(包括均匀悬浮和不均匀悬浮),其阻力规律与伪一相体的阻力关系一致. 粗颗粒泥沙作推移运动时,由于颗粒间以及颗粒与管壁之间的相互碰撞.引起附加阻力损失.本文找出了出现附加阻力的临界条件. 从以上概念出发.可以从理论上推导得出在两种不同条件下,两种典型的阻力曲线(即J～V曲线),并与实测资料取得了一致.由此可以推得水头损失与管径的1～1.5次方成反比(取决于粘性、流速等).从理论上解决了实验结果的比尺大问题. 人们所关心的高含沙水流的减阻作用只有在如下特定条件下发生,即:在存在推移质的两相流中,加入一定量的细颗粒泥沙,会使推移质数量减少,从而引起阻力的减小.     

论机淤生产中加大泥浆流量的问题

在机淤生产中加大泥浆流量是提高机淤生产率的关键。在保持动力机械以额定性能运行的前提下，泥浆流量的大小主要受含沙量，管道长度及管道出水口中心与临河水位的高差三个因素的影响。通过计算，定量与定性相结合地分析出这三个因素对泥浆流量的影响及影响程度。据此，对于在机淤施工中如何控制各因素以有效地加大泥浆流量提出了建议；同时，从技术革新的角度出发，通过定量地比较分析，对于在机淤生产中采用部分并联管道以提高泥浆     

小开河灌区渠道的输水输沙特性①

依据小开河灌区运行10 a来的资料,总结灌区引水引沙条件和渠道断面特性,研究干渠不同渠段的引水分布特征和泥沙长距离输送、淤积特性。根据断面实测流量资料,给出输沙渠不同渠段的河宽、水深、流速、水力半径等水力参数与流量关系的水力几何形态指标,进而得出小开河灌区不同渠段的水流挟沙力与流量的关系。计算结果表明,设计流量下小开河灌区输沙渠沿程输沙能力变化不大,输沙渠中段由于渠道宽度较大,相同流量条件下的输沙能力较上、下段偏小约2 kg/m3。     

泥沙的“旋浮”

阐述了螺旋管流中泥沙“旋浮”的机理，运动轨迹、含沙量分布、挟沙力及能耗诸方面的理论分析与试验结果，并讨论了它与悬浮的关系，为工程应用提供可靠的依据。     

水流挟沙力公式的理论剖析与检验

为提升河流动力学学科水平,给学术研究及工程应用选取水流挟沙力公式提供依据,本文系统回顾典型水流挟沙力公式的研究进展,针对各公式依据的原理、推导过程、技术细节、影响因子等环节进行阐释分析,指出其亮点与不足,修正了水流挟沙力的定义。结合大量实测资料检验和公式适用性的评价,发现尽管资料率定能提高公式精度,但对于理论有缺陷的公式却不能体现河床和水流的自动调整作用。进一步分析认为,张红武挟沙力公式合理地将挟沙效率系数与水流阻力系数作为综合系数处理,能避免不少公式存在的水流挟沙力同水流阻力呈正比的理论错误,并通过挟沙系数为c(a+bS_v)^m的形式,体现了不同大小含沙量对挟沙效率的影响,能够保证公式具有普遍的适用性和高精度。     

挟沙水流的冲刷率及河床惯性的研究

在清水水流河床冲刷率的实验研究基础上，本文进一步研究了挟涉水流来沙率对冲刷率的影响。结果说明挟抄水流的冲刷率随来沙率与水流输沙力欠饱和度之比以负指数律降低。当来水挟抄率与水流饱和输抄率相等时，冲刷率降刊0。河床惯性是河床在非恒定流中一种重要的动力学性质。利用河床惯性与冲刷率的关系测量了各种沙样的河床惯性值。发现河床惯性随床沙颗粒分选系数增大而增大，分选系数很大时趋近于极限值50t／Tn0。利用河床惯性和河床变形方程得出了冲刷过程中水流输沙率沿程和随时间的变化规律，结果说明水流输沙率欠饱和度向下游以负指数律下降，这与冲刷率随实际水流挟沙率与欠饱和度之比以指数率下降的规律有耜同意义。河床惯性愈大，实际水流输沙率增长得愈慢。河床惯性与于容重及摩阻流速之比构成的无困次数A。代表河床变形和水流实际挟沙量对水流挟沙力变化的响应程度。     

基于CCHE模型的重力沉沙池水沙数值模拟

为了研究重力沉沙池流量、含沙量与水沙分离效率的关系,借助CCHE软件,建立CCHE2D水沙两相流数学模型,采用混合掺长紊流模型,对重力沉沙池进行数值模拟,得到沉沙池内水流流态、悬移质输移规律以及沉沙池的水沙分离效率,并在前人研究的基础上,进一步对不同流量、含沙量情况下,其流量和含沙量对沉沙池水沙分离效率的影响进行分析。结果表明:当流量在0. 05～0. 30 m~3/s时,随着流量增大,则流速增大,水流挟沙力增大,不利于泥沙沉降,使沉沙池的水沙分离效率降低;改变初始含沙量(5～20 kg/m~3),随着初始含沙量的增大,由于沉淀池尾部回流区存在,使得部分泥沙直接被带入清水池,使得沉沙池水沙分离效率降低。     

回流饱和挟沙力

本文针对回流的运动特点，用水槽概化模型试验，验证了回流具有平均饱和挟沙力，并对回流饱和挟沙力进行了较为细致的试验研究，通过分析其基本特性，建立了回流平均饱和挟沙力的计算公式，经验证与试验资料吻合良好。     

黄河下游低含沙洪水的冲淤特性兼论艾山-利津河段不淤临界流量

黄河下游上、下河段河道形态迥异,同流量输沙能力上段大,下段小。观测表明一定流量的低含沙洪水,就全下游来说可以产生冲刷,但对下段(艾山以下)来说往往发生淤积。本文通过实际资料分析了下游河段的排沙比关系及不同来沙条件下泥沙冲淤强度等规律,并利用下游低含沙水流挟沙力关系,深入分析了艾山—利津河段不淤临界流量。结果表明这段河道不淤流量不仅与来水含沙量有关,还与河口段淤积延伸对艾山—利津段水面比降有顶托作用有关。     

基于滑移效应的水煤浆膏体管道输送阻力计算

随着煤化工产业的发展,煤炭如何高效清洁输送成为研究的热点。利用管道水力输送高浓度水煤浆具有投资少、节能环保等明显优势。由于小管径试验操作更加方便,更加节省物料,试验室中常用小管径进行工艺参数试验。试验研究了质量浓度为53%和58%的高浓度水煤浆在管径为50,47,32和29 mm管道中的流动特性。推导了滑移条件下不同流型流体的流变参数计算式,并基于滑移效应分析,得到了水煤浆的阻力系数。通过均质流阻力计算式得到高浓度水煤浆的阻力,计算结果表明,水煤浆的流变模型符合Herschel-Bulkey模型,考虑滑移效应条件下,高浓度水煤浆阻力系数与广义雷诺数存在一定关系,阻力可用均质流公式进行计算。