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基于混相模型的明渠高含沙流动底部边界条件适用性比较 总被引：1，自引：1，他引：0
由于高浓度悬浮泥沙会显著改变明渠底部的流动特征,明渠高含沙流动的数值模拟需要考虑泥沙对底部边界条件的影响。该研究基于水沙混相模型研究了不同底部边界条件对明渠高含沙流动数值模拟的影响,引入5种底部边界条件,包括给定流速的第一类边界条件、给定流速梯度的第二类边界条件、标准壁函数以及两种分别改进紊动能和紊动能耗散率的第二类边界条件,并研究了各底部边界条件对流速、紊动能、涡粘系数和泥沙浓度的计算结果的影响。结果表明,在多种含沙条件下采用第一类边界条件、标准壁函数和改进紊动能的第二类边界条件的计算结果能保持较高的准确性,流速和泥沙浓度的平均相对误差分别小于5%和10%;第二类边界条件和改进紊动能耗散率的第二类边界条件仅适用于低含沙条件,在高含沙条件下会造成较大的计算误差;第一类边界条件和改进紊动能的第二类边界条件需要根据试验数据校正模型系数,由于工程流动较为复杂,通常难以提供全面的试验数据用于系数校正,因此它们在工程计算中应用范围有限;标准壁函数无须校正系数并自动调整底部边界的流速和紊动能,能够适应多种含沙条件,适用于引黄灌溉工程中渠道输水、泵站淤积等问题的数值研究。 相似文献
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现有研究以及关注的过滤设备多集中于低含砂水水源,对于缺水地区以高含砂水为水源进行微灌的研究较少,该文提出一种新型微灌用网式一体化水砂分离器,并与常规水砂分离器进行试验对比分析,旨在解决以高含沙水为水源进行微灌的堵塞问题。该文在试验对比的基础上,分别计算网式一体化水砂分离器和常规水砂分离器的主要性能参数,包括溢流参数(溢流流量和溢流浓度)、底流参数(底流流量、底流浓度、底流分流比)以及分级分离参数(分离效率和分级效率)。结果表明,网式一体化水砂分离器和常规水砂分离器的溢流流量和底流流量均与进口压力呈正相关关系,而底流分流比与进口压力呈负相关关系;在进口压力为0.26~0.34 MPa时,网式一体化水砂分离器的分割粒度为20.0~25.0μm,分离极限为83.5~89.0μm,分离精度为0.40~0.43;而常规水砂分离器的分割粒度为24.5~27.5μm,分离极限为86.0~95.0μm,分离精度为0.27~0.42。如果以分离效率80%为评价指标,在进口压力为0.26~0.34 MPa时,常规水砂分离器的平均分离粒径为65μm,而网式一体化水砂分离器的平均分离粒径为45μm。研究可为高含砂水微灌用新型过滤器提供了试验方法、试验参数和理论依据。 相似文献
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为解决传统流体抛光效率低等问题,该文提出三相磨粒流文丘里管结构空化辅助抛光方法,进行了理论分析和试验研究。利用计算流体力学对三相磨粒流有无文丘里管结构空化2种情况分别进行数值模拟,分析和对比流场内的速度矢量、动压力和湍动能等参数。为了验证数值模拟的正确性和所提出方法的有效性,一方面进行了PIV(Particle image velocimetry)观测试验,观察和分析流场内空化云团的演化,进一步分析空化辅助抛光机理;另一方面进行了三相磨粒流空化抛光试验,对工件的表面粗糙度和表面形貌进行测量和分析。理论和试验结果表明:空化辅助下的流场速度、动压力、湍动能和有效加工区域明显增大,数值分析与PIV观测试验、抛光试验结果具有很好的一致性,三相磨粒流文丘里管结构空化辅助抛光方法显著提高了抛光效率。加工对比试验显示,空化辅助磨粒流抛光相比同参数的传统流体抛光效率大幅提高,经12 h抛光后工件表面粗糙度Ra从160 nm最低下降到4.95 nm。 相似文献
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低比转速离心泵内部流场分析及试验 总被引：8，自引：8，他引：0
为了研究低比转速离心泵内部流动特性,对10种不同设计方案的低比转速离心泵进行了数值模拟和性能预测,讨论了叶轮和蜗壳的关键几何参数对内部流场和外特性的影响,分析了不同设计方案下泵内的静压、流线、速度和湍动能等分布,并针对复合式叶轮短叶片的分布位置和蜗壳喉部面积进行了对比试验。试验结果表明,该文优选的方案D,通过增加偏置短叶片后,扬程提高了5.5 m,效率提高了3.23%;增大蜗壳内部和喉部面积后,5种设计方案的额定点扬程均提高了约10 m,效率提高了约5%,且扩大了高效区范围。该研究将为低比转速离心泵的性能 相似文献
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不同根部微灌水器对云南红壤和黄沙土水分分布的影响 总被引：1，自引：3，他引：1
探索根部微灌水器类型对土壤水分分布的影响和作用规律,是提高根部微灌水效率的有效途径。该文研究了根部微灌水器类型对土壤水分分布的影响。试验采用2种灌溉方式(地上滴灌和根部微灌)、2种灌水器(流量可调式灌水器和内镶贴片式滴灌带),测定各处理在3种灌水时长(5、15和30 min),在2种土壤(云南红壤土和黄沙土)时的土壤水分含量。结果表明:1)灌水器种类与土壤类型、灌水器种类与灌水时长对土壤水分有极显著的交互作用(P0.01),但三者之间没有显著交互作用(P0.05);2)流量可调式灌水器四周配有8个水平出水孔,其灌溉水在2种土壤中向四周渗出的水平宽度都较宽(25 cm左右),而内镶贴片式滴灌带只有1个向下单孔,灌溉水向四周渗出的水平宽度均较窄(16 cm左右);3)在红壤土中,根部微灌内镶贴片式滴灌带的高含水率区域更接近于作物根部区域,而地上滴灌的高含水率区域基本上集中在花盆土壤的上部区域;4)在红壤土中,基质势对灌溉水的运移起主要作用,而在黄沙土中重力势起主要作用;5)在红壤土中,灌水时间越短,土壤面积百分比为70%时对应的区域越集中在较窄的和较低的土壤含水率区段,且各区段是连续的,灌水30 min时,它所对应的土壤含水率区段最宽,土壤水分分布均匀性也最高;在黄沙土中,随着灌水时间的增加,土壤面积百分比为70%时所对应的土壤含水率区段范围大,且黄沙土所对应的分布区段大于红壤土,表明红壤土水分分布不均,而黄沙土水分分布较均匀。该文为提高根部微灌系统使用效率提供理论依据。 相似文献
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多种约束流道环境下的软性磨粒流流场特性 总被引：2，自引：2，他引：0
为了解决软性磨粒流加工中工件表面特定加工区域材料去除的难题,提出了一种通过改变约束模块结构控制约束流道内流场的方法。基于标准k-ε湍流模型和Mixture两相流模型,建立了面向液-固两相软性磨粒流湍流流型分析的动力学模型。以波浪形和矩形2种约束流道为具体模拟仿真对象,研究软性磨粒流流经2种约束流道过程中压力、速度等工艺参数。研究结果表明：简单流道内的湍流动能小于复杂流道内的湍动能,因此在流道内加入约束模块可提高湍流的紊乱程度;流道加工表面的静压力、动压力在波浪形约束模块作用下比在矩形约束模块的作用下流道性能有所提高,同时在波浪形流道内可根据约束形状形成明显的压力差值;加入不同形状的约束模块改变流道横截面积,可以改变加工表面压力、速度、磨粒入射角等工艺参数,并且能够获得更加明显的小涡流以提高加工精度。数值模拟结果为软性磨粒流加工工艺参数的选择提供了依据并部分通过试验得到验证。 相似文献
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为了解风蚀风沙运动规律,提高旋风分离式集沙仪集沙效率。该文在Fluent平台中建立了旋风分离式集沙仪有限元模型,基于RNG k-ε模型和雷诺应力模型对旋风分离式集沙仪进行数值分析,并对3种不同结构参数旋风分离式集沙仪进行风洞试验。通过有限元分析,得到了其内部气相运动规律,观察到集沙仪升气管附近气流强度较大,其内部有"短路流"存在。同时,通过对3种不同结构参数旋风分离式集沙仪进行数值模拟,得到结构参数为:筒体直径50 mm;锥体段高度125 mm的旋风分离式集沙仪集沙盒底部具有较小的湍动能和向上轴向速度,其大小分别为0.99 m2/s2和1.48 m/s。另外,分别对3种不同结构参数旋风分离式集沙仪进行风洞试验,得到了改变筒体直径与锥体段高度引起集沙盒底部湍流强度的改变,从而对集沙效率有一定影响,相比较筒体直径而言,锥体段高度对集沙效率影响更明显;集沙盒底部湍动能和向上轴向速度较小的集沙仪,集沙效率较高,具有良好的分离性能。结合数值模拟和风洞试验确定了集沙盒底部湍动能、向上轴向速度为目标函数,根据目标函数,优化设计了集沙盒直管的长度,确定了集沙盒直管长16 mm的旋风分离式集沙仪可以降低集沙盒底部湍动能和向上轴向速度,理论上可以提高旋风分离式集沙仪集沙效率。该文研究结果可为进一步提高旋风分离式集沙仪性能提供依据。 相似文献
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基于CFD的养殖水体固液旋流分离装置数值模拟与验证 总被引：5，自引：5，他引：0
为探究旋流分离装置对水产养殖水体的分离效果,采用计算流体力学方法对旋流分离装置内部的流动特性进行数值模拟,得到了不同入口流量、不同入口浓度对固液分离性能的影响,通过试验数据对模拟结果进行了验证。模拟结果表明:随着入口流量的增加,分离装置内部流体速度增大,湍流流动增强,不利于固体颗粒的沉降。当入口浓度增加时,筒内流体运动速度降低,滞留在筒体中的颗粒浓度增加,降低了固液分离效率。入口流量和入口浓度的增加均会导致不同粒度颗粒分离效率下降,且随着颗粒粒度的增大,分离效率下降幅度增大。通过与试验数据相比,模拟误差在10%以内,模拟结果可信。该研究可为旋流分离装置在水产养殖领域的应用提供参考。 相似文献
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大型泵站进水流场组合式导流墩整流效果分析 总被引：3，自引：5，他引：3
大型泵站前池和进水池经常存在表面旋涡和附壁涡,从而影响水泵运行稳定性。而由于大型泵站的尺度大,单一型式的导流墩很难改善这类泵站的进水流场。该文以广东省永湖泵站为研究对象,采用数值计算和现场测试相结合的方法,研究了组合式导流墩在改善大型泵站前池、进水池流态方面的效果,构建了由八字型导流墩、川字型导流墩和十字型消涡板相结合的组合式导流墩。三维流体动力学计算发现,组合式导流墩利用前端的八字型导流墩降低前池扩散角,减弱前池大尺度表面旋涡,借助后续的川字型导流墩调整流动均匀度,将水流均匀导入进水池,再通过水泵吸水喇叭管下部的十字型消涡板去除水泵吸水喇叭管周边的附底涡,提高流速分布均匀度,经计算喇叭管底面、水泵进口断面流速分布均匀度分别提高了7.8%、10.6%。实际测试表明,组合式导流墩将水泵最大压力脉动降低17.1%,将水泵振动由D区降低到C区,达到水泵技术标准规定的振动要求,保证了泵站的安全稳定运行。该研究对大型泵站建设提供了参考。 相似文献
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为了研究固液两相流离心泵输送含有多组分介质的规律,该文以一台离心式固液两相流泵作为研究对象,使用Fluent中的Eulerian多相流模型描述固液两相流动特征。首先选取了3组直径不等的单分散颗粒群作为固相,发现粒径越大,工作面的颗粒浓度越高,固相离析作用越明显。随后选取了5组直径递增的颗粒群作为固相,每组颗粒群包含两组相同的单分散颗粒群,结果表明同一台泵内两组相同的颗粒群的运动特征相同,同时两组相同的颗粒群的浓度之和、速度之和及外特性与单独输送单分散颗粒群的变化规律相似。最后选取了5组粒径不相等的两组颗粒群组合而成作为固相,大颗粒群粒径不变,小颗粒群粒径递增,结果发现不等直径双颗粒群组合与单颗粒群或者等直径双颗粒群有所区别,大小颗粒在内部流动上表现出了独立性和相互影响的现象,小颗粒群的运动特征与单分散颗粒群类似,由于小颗粒的存在使粒径均为0.7 mm的大颗粒体积分数分布发生了变化,小颗粒使大颗粒在泵内分布更加均匀,随着小颗粒群粒径增加,泵的扬程、效率和总压差先急剧上升随后缓慢下降,粒径为0.7和0.15 mm组合时扬程为80.12 m,达到最高值。该研究可为进一步研究多组分介质对泵性能的影响提供参考。 相似文献
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固液两相流条件下半开式叶轮离心泵中颗粒冲击、泄漏涡发展和颗粒轨迹之间存在紧密交互作用,导致过流部件的磨损行为复杂多变。该研究结合双向耦合欧拉-拉格朗日方法和颗粒磨损Finnie模型,对不同颗粒体积浓度下半开式叶轮离心泵固液两相流场进行求解,分析了颗粒体积浓度对泄漏涡结构特征、颗粒运移轨迹和磨损特性的影响,揭示了颗粒体积浓度、叶顶间隙泄漏涡和过流部件表面磨损规律的关联机制。结果表明：随着颗粒体积浓度的增加,颗粒的频繁撞击加剧了叶片压力面进水边和后盖板磨损程度,叶片吸力面出水边的磨损范围向进水边方向延伸;颗粒体积浓度小于1%时,颗粒的轴向运动和叶顶间隙泄漏涡的阻碍作用导致颗粒易与叶片前缘靠近叶根处和吸力面出水边靠近叶顶的区域发生撞击,诱发严重磨损,且呈现点状磨损;当颗粒体积浓度大于3%时,叶轮后盖板的整体磨损强度大于叶片,颗粒体积浓度的增加造成流入叶顶间隙层的颗粒数增加,颗粒对叶顶间隙泄漏涡的冲击导致涡流的破碎、分离、再融合,加剧不稳定流动,泵的扬程和效率均明显下降。该研究可为固液两相半开式叶轮离心泵优化设计和安全稳定运行提供理论参考。 相似文献
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泵站进水池超低水位下组合整流方案与验证 总被引：5，自引：5，他引：0
泵站在超低水位下运行时,将引起泵站进水水流流态恶化,危及泵站的安全稳定运行。为了解决这一问题,该文通过对黄河下游田山一级泵站在进水池超低水位下运行时存在的严重不良流态及其对机组造成的危害进行了分析,提出了在进水池设置导流台、水下消涡板和W型后墙导流墩的组合整流措施,应用三维数值计算方法对进水池的水流流态和该组合整流措施下的整流效果进行了数值模拟,并采用透明的进水池模型对数值模拟结果进行了检验。数值计算和模型试验结果表明:组合整流措施消除了进水池表面、池底、边壁的漩涡、回流以及死水区,进水池的水流流态和进水喇叭口的轴向速度分布得到了有效的改善。研究成果可为超低水位下运行的泵站提供参考。 相似文献
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为研究胶乳分离机转鼓离心流场动力学特性,基于FLUENT二相流模型,模拟了胶乳的分离过程以及转速、橡胶粒径对分离效果的影响,以浓乳的干胶含量为综合特征参数进行模型验证试验,理论分析影响分离速度的因素、碟片内液流的流动状态及轨迹、浓缩极限等问题。模型中设置鲜胶乳体积分数初始值为0.330,浓乳黏度0.038 48 m Pa·s,表面张力系数0.034 N/m,橡胶粒径为5μm,胶清按水的属性设置,碟片间隙为0.5 mm。计算结果表明:转鼓转速为7 250 r/min时,胶乳进入转鼓10 s时橡胶粒子与胶清已呈现明显分离倾向;当转鼓分别为6 750、7 250和7 750 r/min时,浓乳中的干胶体积分数分别为0.588、0.613和0.636,转速越高,干胶体积分数越大,但转速超过7 250 r/min,干胶体积分数的增幅变缓,流体压力和结构应力也将明显增加;在7 250 r/min工作转速下,当胶乳粒径分别取1、2、3、4和5μm时,浓乳中干胶的体积分数分别为0.354、0.392、0.447、0.531和0.601,浓乳中干胶体积分数随粒径增大而增加,轻相出口处因流体涡漩体积分数有一定波动。浓乳干胶含量的仿真结果与实测值高度接近,相对误差为3.83%,由此验证了模型的可靠性。轻/重相分离速度与粒径、转速直接相关,因科氏力轻相/重相轨迹与碟片母线有偏离,胶乳浓缩存在上限,轻/重相出料路径合理,离心去除细微杂质的能力强。研究结果为揭示胶乳离心浓缩机理、优化分离工艺及结构提供了理论参考。 相似文献
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针对水产养殖污水净化对内循环流化床反应器的相关要求及流化状态下反应器结构、操作参数与相流体力学行为的密切关系,该文利用构建的描述不同结构、操作参数反应器气液两相流动的计算流体力学数学模型,分析了不同结构、操作参数下反应器液体流场、液体循环流量、气含率的变化规律,得到了对于内径200 mm、底部采用均孔布气盘的反应器,在表观气速为0.5~2.5 cm/s时,导流筒与反应器的内径比0.5,导流筒高度与反应器内径比6,导流筒下端到反应器底部距离50 mm,导流筒上端到液面距离100 mm为最优值;针对液体循环流量,使用相关数学模型求解理论值并与试验值进行比对,通过偏差分析探究了数学模型应用的局限性;使用MATLAB最小二乘法拟合了反应器在最优结构参数下表观气速与液体循环流量、气含率的关系,验证了拟合公式的精确性。该研究为内循环流化床反应器在水产养殖污水处理中的设计应用提供理论和技术参考。 相似文献
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不同口环间隙离心泵性能及水力激励特性分析及试验 总被引：2，自引：1，他引：1
为进一步研究改变口环间隙所产生的影响,该文通过改变口环间隙大小,采用数值计算与试验相结合的方法,研究了离心泵内叶轮所受径向力以及压力脉动的变化。分别采用0.25、0.5以及0.75 mm的口环间隙,进行数值计算和试验。通过对叶轮外表面的压力场求解和分析,得到不同口环间隙对叶轮所受径向力的影响,通过试验测得的各监测点的压力脉动数据进行分析。结果表明:模拟所得扬程与试验结果较为吻合。叶频所对应的压力脉动幅值在前腔进口处,口环间隙为0.5 mm的方案约为0.25 mm方案的3.1倍,在叶轮出口处约为1.3倍;口环一周的平均压力脉动在0.75 mm时最小,此时约为0.5 mm方案的0.81倍;叶轮进口及其上游的压力脉动以0.75 mm方案最小,约为其他2个方案的0.67倍,说明口环间隙为0.5 mm时离心泵前腔及进口处的压力脉动最大。叶轮所受径向力随着口环间隙的改变呈现非线性变化,小流量及设计工况时0.75 mm方案的径向力最小,设计工况时0.25 mm方案的径向力最小。通过研究不同口环间隙所诱导的压力脉动及径向力的变化,对离心泵的传统设计进行了一定的补充,并且对口环的设计提供了参考。 相似文献
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射流式在线混药装置汽蚀特性数值分析与试验 总被引：1，自引：3，他引：1
为了解不同压力比下的汽蚀特性,该文采用试验与数值分析相结合的方法,测量不同出口压力下(0.25、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.35 M'Pa)的工作流体、吸入流体与混合流体的质量流量,得到压力比与混药比的特性曲线;采用Mixture模型中的Zwart-Gerber-Belamri汽蚀模型,分析了不同出口压力下的内部静压分布和气相分布;对试验值与仿真值进行拟合分析,拟合优度R~2=0.9618,验证了模型的准确性;研究结果表明,当压力比大于0.6时,混药性能较差,甚至会出现逆流。当压力比在0.4~0.6之间时,混药比与压力比负相关。当压力比小于0.4时,混药比与压力比无关,即达到汽蚀混药比:在工作压力为2.0 MPa,吸入口压力为0下,当出口压力为0.8:MPa(压力比为0.4)时,内部流体发生汽蚀,且出口压力越低,汽蚀现象越严重。该研究为提高装置混药比稳定性能,保障流式混药装置高效运行提供理论依据。 相似文献