梭锥管混浊流体分离装置转角优化数值模拟研究

基于PIV实测的梭锥管内水沙两相流场的流速资料,对拟采用的数学模型及其参数进行了试算和比较,选出符合梭锥管内水沙两相流动的数学模型及其参数。建立了10种不同转角的梭锥管模型,模拟计算了泥沙平均粒径为0.045mm、含沙浓度为5kg/m3时各梭锥管内部的泥沙浓度和速度场,对比分析了不同转角下梭锥管内的速度场和浓度分布特性。结果表明,经过相同时间分离并沉降至梭锥管底部的泥沙平均体积分数值随转角的增大先增后减,在40°α45°范围内达到峰值,水沙分离效率最高;靠近清水溢流口附近的泥沙浓度随转角的增大先减后增,在40°α45°范围内达到最小值,即在该角度范围内,随水流上升的泥沙量最少,溢出水流的含沙量最低。     

闸控河段水质多相转化机理与模型研究

由于修建闸坝等水利工程对河道内水流、悬浮物、底泥等具有强烈的扰动作用,闸控河段水质转化过程呈现出多介质、多相态、多形式的特点。基于水质多相转化机理,分析了不同调度方式下闸控河段的水质迁移转化特点;提出在"水体-悬浮物-底泥-生物体"界面内开展水质多相转化研究的总体思路,推导了能有效描述各种相态水质之间传质过程的数学表达式,进而构建了具有一定物理机制的闸控河段水质多相转化模型,为客观认识水闸调度在水资源保护中所起的作用提供科学依据。     

吸附剂对垃圾焚烧中重金属分布规律影响的热力学模拟研究

通过吉布斯自由能最小热力学平衡法模拟研究了垃圾焚烧过程中重金属As,Cr,Cd和Pb的迁移和转化规律;考察了焚烧温度、空气过量系数、吸附剂(CaO,Al2O3和SiO2)的添加等主要焚烧工艺参数对重金属迁移和转化的影响。研究结果表明,焚烧温度对As,Cr,Cd和Pb的迁移转化有较大的影响,当温度高于800℃,重金属主要以CrAsO4,AsO(g),CrO2,CdO,CdCl2(g)和PbCl2(g)等形态存在。空气过量系数对重金属迁移转化影响较小。吸附剂的添加对重金属有一定的捕集作用。CaO的添加有利于降低As,Cr,Cd的挥发性;Al2O3的添加对As的捕集有很好的效果,但对Cr,Cd和Pb的挥发性影响较小;SiO2的添加对Pb的捕集有很好的效果,但对As,Cr和Cd的挥发性影响较小。     

泵站进水泥沙淤积特性及其对泵装置性能的影响研究

含泥沙水流对泵站安全高效运行具有重要影响，开展多泥沙河流取水泵站防淤积研究具有重要意义。以某多泥沙河流泵站为研究对象，采用欧拉-欧拉多相流模型，在不同进口流速、泥沙粒径和浓度条件下，研究肘型、钟型、簸箕型和箱涵式进水流道的泥沙淤积特性，优选出防泥沙淤积效果最好的肘型进水流道进行泵装置性能研究。研究结果表明：前池斜坡段至进水流道底层形成低速区易造成泥沙淤积；设计工况下，肘型进水流道防淤效果最好，而箱涵式进水流道最差，多泥沙河流泵站优选肘型进水流道；流速、含沙量和粒径对泥沙淤积程度影响很大。相同流量工况下，泵装置的扬程在含沙水介质情况下降低，功率增加，效率下降，三者变化的幅度随着流量的增加而增大。本文研究成果可以为多泥沙河道取水泵站防泥沙淤积设计和优化运行提供一定参考。     

入汇角60°时入汇口泥沙淤积试验研究

通过水槽试验研究了山区大比降河流入汇口淤积情况,探讨了入汇角为60°时泥沙淤积的形态及泥沙淤积与水流、输沙率的关系.试验结果表明,泥沙的淤积位置与淤积体高点随汇流比的变化而变化,泥沙淤积抬高入汇口上游的水位且随汇流比增大抬升越明显,亦增加了河道推移质输沙率.     

染料残渣焚烧中重金属的迁移特性研究状况

以染料残渣中重金属为研究对象，从重金属对人体的危害和样品收集及分析方法出发，对染料残渣焚烧处理过程中重金属的迁移特性及迁移机理进行了全面的综述和分析。影响重金属迁移特性的主要因素为焚烧温度及残渣中氯的含量，有机氯比无机氯对重金属迁移的影响大，更容易使重金属由固态向气态迁移。对重金属的迁移特性进行论述将为进一步对其在焚烧处理过程中固化、稳定化的研究提供一定的理论依据。     

重金属在环境中的化学形态分析探寻

对于重金属污染风险以及生物有效性产生决定性作用的就是其在环境中的形态与迁移转化。文章将影响重金属形态环境条件及结合物特点作为着手点,全面分析重金属在环境当中同有机物和无机矿物质的交互作用机理,阐述了重金属形态分析的研究方法。     

塔里木河流域乌斯满河段平面二维水沙数值模拟

由于新疆塔里木河流域乌斯满河段每年汛期泥沙含量及洪水流量均不相同,因此原型观测既耗时又耗力,针对该河段的泥沙特点,基于CCHE2D河流泥沙模型,对乌斯满河段汛期泥沙冲淤和河床变形问题进行二维数值模拟,首先在为期92d的汛期下对乌斯满河段泥沙形态进行数值模拟,提取W2断面泥沙形态计算结果与原型观测结果做比较从而率定泥沙参数;然后在后续28d的汛期,采用该模型对同河段进行数值模拟,得到W2和W5典型断面的水流水位、纵向水面线水位、河床泥沙淤积形态结果并与实测结果进行对比分析。结果表明,该模型计算的水流水位和河床冲淤形态与原型观测资料吻合较好,由此提取河床形变结果,通过模拟计算汛期河床冲淤深度及位置,可为该河段日后建立拦河枢纽工程及河道整治提供参考依据。     

溃坝洪水模拟中泥沙因素的影响

鉴于在溃坝洪水模拟中较少考虑泥沙因素的影响,采用欧拉模型即双流体模型模拟了溃坝洪水中的悬移质泥沙颗粒,通过对比来流为清水、含悬移质泥沙的水沙流两种情况下壁面剪切力,证实了悬移质泥沙可增强水流剪切作用、加速溃坝过程,并分析了淹没区障碍物对悬移质泥沙的影响,给出了溃口发展过程和下游河道泥沙淤积状况。所有模拟结果均符合实际溃坝规律,可为溃坝洪水精确模拟和灾害性分析提供参考。     

穿河输流管道自埋特性试验研究

针对穿河输流管道易受水流冲刷破坏,导致输运介质泄露的问题,通过试验研究穿河输流管道自埋特性,观测了管道自埋过程和地形剖面特征,分析了管道自埋程度的影响因素。结果表明,在一定水力条件下,当穿河管道具有一定的初始嵌入度时,管道底部河床泥沙不会冲穿,管道反被泥沙掩埋,具有明显的自埋特性,穿河输流管道前后掩埋斜坡坡度均趋于稳定值;管后相对掩埋距离L/D随弗劳德数Fr增大而增大,随初始嵌入度e/D增大而减小。     

高扬程提水引黄灌区渠道水沙分布规律试验研究

尊村引黄灌区是山西省一座大型多级高扬程提水灌溉工程,由于所引黄河水的泥沙含量较高,导致灌渠泥沙淤积问题十分严重,从而影响到了渠道的正常运行。为了掌握灌区渠道水沙分布规律,缓解渠道淤积问题,通过在尊村二干渠设立7个观测断面开展水沙监测,对渠道水流速度、含沙量及断面尺寸进行测定,并分析了渠道沿程流速和含沙量的变化情况与相互关系。结果表明,渠道的平均含沙量在0.7kg/m~3左右,沿程含沙量在0.63~0.82kg/m~3之间,总体变化不大,不同断面各个点流速的变化趋势大体相同,但变化规律不明显;右岸混凝土板衬砌,左岸未铺设,大多情况下右岸悬沙含量较左岸低;夏灌时的渠道含沙量大约是春灌时的2~3倍。研究结果可为灌区管理和节水减沙工作提供参考依据。     

河水滴灌重力沉沙过滤池的清水流场模拟

为研究河水滴灌重力沉沙过滤池的水力特性及流场变化情况,采用多孔介质模型、κ-ε模型及VOF多相流模型对其进行了数值计算,并将计算结果与物理模型实测数据进行了对比,发现数值计算结果与物理模型结果吻合较好,说明采用的耦合模型具有一定的准确性和可靠度,并采用该耦合模型对沉淀池内水深方向的流速分布规律和流场进行了分析。结果表明,水流流速沿水深方向上的分布规律包含流速迅速增加和流速恒定2个阶段;沉淀池中存在横向水流流动和环形漩涡,并在尾部形成回流现象,不利于泥沙沉降,其结构有待进一步优化。     

含沙量对分离鳃的水沙分离影响试验

为研究含沙量对分离鳃水沙分离效果的影响,通过对分离鳃与普通管进行9组不同含沙量的静水沉降试验,运用粘性颗粒的沉降特性分析了含沙量与沉速的关系。结果表明,含沙量对泥沙沉速影响很大,含沙量越大,泥沙下沉相同距离时所需的沉降时间越长,泥沙的沉速越小;在同一含沙量下分离鳃的沉速始终大于普通管沉速,当含沙量为10~80 kg/m3时,分离鳃沉速更大,水沙分离效果最佳。     

不同流量下污水沉淀池的数值仿真

针对水污染问题尤为突出，同时对水质标准的要求更加严格的问题，常规方法不能较好地反映出沉淀池内部流动情况，从而不能很大程度上发挥沉淀的功能。采用Gambit对辐式沉淀池进行三维建模，并用Fluent的K—ε标准模型对其进行仿真计算，得到在不同进口流速下的沉降效果。仿真结果表明：流速越小，沉淀效果越好，水平挡板的位置会对沉淀池的沉淀效果产生影响。通过仿真计算能在已定尺寸的沉淀池基础上确定高效的运行参数，对实践具有指导意义。     

泡沫金属制备过程中气体射流发泡过程数值模拟

应用Euler-Lagrange方法对制备泡沫金属过程中的空气射流发泡过程的两相湍流流动进行三维数值模拟。连续相液态金属铝液采用标准k-ε模型,而离散相气泡采用颗粒轨道模型描述。考虑气泡受力分析、气泡湍流扩散以及气液两相耦合对颗粒轨道模型的影响。模拟结果表明:相同气体体积流量下铝液的轴向速度沿径向方向有所增加;当气体体积流量为1.0L/min时气泡质量浓度分布不均匀度最小,从而有利于泡沫的收集。     

某水库泄洪排沙洞水力特性及排沙效果研究

针对某水库引水发电洞前泥沙淤积的问题,在某引水发电洞附近新增泄洪排沙长隧洞,通过水工模型试验研究了不同工况下排沙洞的水力特性(沿程压力、流速、流量、流量系数、空穴数等),并对比试验值与设计值,验证了排沙隧洞设计的合理性。以塑料沙为模型沙,通过河工模型试验,确定了冲沙漏斗的大小,比选了排沙方案,给出了排沙洞洞口布置的合理位置,使发电洞达到"门前清"的效果。研究成果为类似工程提供参考。     

Assessment of Mixture and Eulerian Multiphase Models in Predicting the Thermo-Fluidic Transport Characteristics for Fly Ash-Water Slurry Flow in Straight Horizontal Pipeline

The thermo-fluidic transport characteristics of the fly ash–water slurry flow in a straight horizontal pipe are predicted by deploying two different multiphase modeling strategies, viz. the mixture and the Eulerian multiphase models. Comparisons between the two model predictions in terms of the pressure drop and heat transfer coefficient are done along with the comparisons between the single (water) and the two phase system (slurry). Spherical fly ash particles, with diameter of 13 µm for an average inflow velocity ranging from 1 to 5 m/s and particle concentrations within 0–40% by volume for each velocity are considered as the dispersed phase carried by the carrier phase water. Significant differences between the two model predictions can be observed both from the qualitative and quantitative perspectives. This finally leads to the appropriate choice of the multiphase model for predicting the thermo-fluidic transport characteristics in slurry flow.     

柴河水库淤积泥沙物理特性分析

泥沙淤积是制约水库长期利用的关键问题之一,柴河水库自运行以来淤积物逐年增加,对此,采用声波钻机对库区典型断面展开现场取样,对取出的淤积泥沙样品开展土工试验。结果表明,库区表层淤积物干重度、粗沙含量沿程递减;泥沙干重度与粗颗粒泥沙含量随淤积厚度的增加而增大;库区淤积物干重度随泥沙粒径增大而增大;粒径为0.075~0.250mm之间的单颗粒泥沙沉速范围为6.281~30.026mm/s。计算单颗粒泥沙沉速时,泥沙粒径0.200mm时宜采用张瑞瑾公式,粒径接近0.100mm时宜采用艾益龄公式。研究成果可为水库淤积分析计算、泥沙运动数值模拟及物理模拟研究提供参考。     

某厢型沉沙池首部侧向扩散段排沙方案研究

针对某厢型沉沙池扩散段的泥沙淤积问题,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,重点研究保证电站正常取水及大水深情况下,将淤积于扩散段的泥沙完全冲洗的措施.分别针对四孔同时排沙方案、单孔轮流排沙方案及导流墙+单孔轮流排沙方案进行模型试验研究,并采用数值模拟计算三维流场.结果 表明,在沉沙池工作水位下,仅有导流墙+单孔开启排沙...     

基于一维水沙模型的多沙水库分期汛限水位选择

为提升多沙水库的发电效益、选择合适的分期汛限水位,应用一维非均匀流不饱和输沙模型,结合某多沙水库现行调度规程,模拟了该水库在多种拟定分期汛限水位方案下水流、泥沙等因素的长期变化过程,计算了各方案总库容、有效库容淤损率及多年平均发电量等指标,并综合考虑提升水库发电量和保证水库防洪安全方面目标对各方案进行比选,确定了该水库的最佳分期汛限水位方案。该方案可在一定的泥沙淤积水平年内提升水库的发电效益,并通过预泄调洪方式以保障其防洪安全。