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1.
滴灌用水力旋流器中颗粒分离的数值模拟 总被引：1，自引：4，他引：1
针对滴灌用水力旋流器,采用高浓度混合多相流模型并结合雷诺应力模型和颗粒动力学理论对其内部颗粒体积浓度分布和分离效率进行了数值模拟。模拟首先得到了水力旋流器内不同粒径颗粒浓度分布情况和分离效果,对于小粒径颗粒主要集中在内旋流区域,分离效率较差,而大粒径颗粒集中在外旋流区域,分离效率较高;对于颗粒分离效率,混合多相流模型和欧拉多相流模型的计算结果基本一致;最后分析了旋流器进口速度和浓度变化对颗粒分离效率的影响。计算结果表明,混合多相流模型可用于水力旋流器内高浓度多相流的数值模拟,对滴灌用水力旋流器的选择和结构优化设计具有重要的指导意义。 相似文献
2.
考虑颗粒动态尺度影响的泥沙扩散系数模型建立及应用 总被引：1，自引：2，他引：1
在欧拉两相流数值算法中,多采用类比水流涡黏性系数的半经验泥沙扩散系数模型来计算固相体积浓度分布。而在将这一模型用于悬移质固液两相流时,因忽略了颗粒动态尺度对流体湍流强度的影响导致计算精度较低。为了体现这一影响,该文针对悬移质固液两相流,基于类比水流涡黏性系数的半经验模型,以颗粒与含能涡相互作用理论判断颗粒动态尺度和固相体积浓度对流体湍流强度的作用,根据流体湍流平衡流动理论和变量间多元回归分析方法,结合现有试验数据,建立了流体湍流强度变化率与颗粒动态尺度、固相体积浓度的关系式,进而得到了新的泥沙扩散系数的计算模型。通过对圆管中悬移质固液两相流的计算表明,相比于现有泥沙扩散系数模型,该文提出的模型能够体现颗粒动态尺度对泥沙扩散系数的影响,在不同含沙工况下计算得到的固相体积浓度分布与试验结果吻合更好,计算值与试验值的最大相对误差在10%以下,远远小于现有泥沙扩散系数计算模型的最大误差。该文新发展的泥沙扩散系数模型得到的悬移质固液两相流流场的计算精度明显提高,可以用于准确预测悬移质固液两相流流场特性。 相似文献
3.
灌水器微细流道水沙两相流分析和微PIV及抗堵实验研究 总被引：11，自引：7，他引：4
为可视化研究灌水器微细迷宫流道内含有未过滤掉的沙粒的实际流动状况,进而探索迷宫流道的堵塞机理,针对灌水器复杂且微细的迷宫流道结构(1 mm左右),该文选取常用的矩形和锯齿形迷宫流道滴片结构,根据液固两相流理论,对其微细流道进行了水沙两相流计算流体力学数值模拟了CFD分析,得到了迷宫流道内流体的速度和流线分布及沙粒的运动轨迹和浓度的瞬时分布,分析认为流道内的低速区及涡旋区是造成堵塞的主要原因.并根据灌水器迷宫流道水沙两相流实验的需要,构建了微细流道中流动状态可视化测试的微粒子图像测速(Panicle Image Velocimetry PIV)实验台,尝试应用微PIV测速技术对流道内两相流流场进行了测定,而且配合短周期堵塞实验验证了CFD计算的正确性.通过短周期堵塞实验分析得到了流道单元的最佳结构参数. 相似文献
4.
结构化流道环境下不同颗粒浓度的磨粒群分布及其动力学特性 总被引：2，自引：2，他引：0
结构化表面流道内,由于流体相的驱动作用,磨粒与磨粒之间、磨粒与壁面之间产生相互碰撞,从而壁面不断受到冲击力和摩擦力而发生磨损。该文基于液-固两相流体耦合理论,利用欧拉-欧拉多相流模型中的mixture模型和Realizablek-ε湍流模型对V型纹理半环形截面流道内液-固两相流在不同颗粒浓度下运行时的壁面湍流效应进行了数值模拟,计算了流场中湍流速度及湍动性能等参数。模拟结果表明:V型纹理的流道有利于涡流的产生,因此可以通过配置V型纹理的约束模块来提高湍流的紊乱程度;随着颗粒浓度的增大,在一定范围内磨粒流的速度逐渐增大,磨粒流的湍动能逐渐减小,磨粒体积分数的波动振幅越来越小;颗粒浓度的选择应适当,不同的颗粒浓度可以产生不同的磨粒流综合性能和颗粒分布效果。 相似文献
5.
开机组合对泵站进水系统泥沙浓度分布的影响 总被引：2，自引：2，他引：0
针对泵站来流含沙条件下不同开机组合对进水系统泥沙浓度分布的影响问题,该研究开展了基于欧拉-欧拉算法的大型泵站进水系统固液两相流数值分析。首先,为了定量描述泥沙对流场均匀性的影响,对比分析了清水和浑水情况下进水流场的流速分布均匀度和回流系数,发现质量浓度10 kg/m3且粒径为25 μm的泥沙会使进水流场内的同轴漩涡变成沿水深方向更大尺度的螺旋状漩涡,进水池内的回流系数增长20.6%,流速分布均匀度下降8%。其次,通过对不同开机台数和机组组合方式下进水系统内泥沙浓度分布的对比分析,发现前池和进水池两侧边壁附近泥沙浓度最高,与引渠等宽的中心区域泥沙浓度最低,两侧边壁的泥沙浓度随开机台数的减少而增大,边机组不运行会破坏流场的对称性并在边机组与边壁区域形成死水区或漩涡区,增大泥沙浓度;基于开机组合的多工况分析,建立来流速度与流场内泥沙沉积效率的二次多项式模型。最后,开展了泥沙浓度与速度之间的相关性分析,发现泥沙浓度与横向速度平方呈幂函数关系,当泥沙粒径为25 μm且质量浓度为10 kg/m3时,进水流场的不淤速度为0.421 m/s,并且不淤速度随开机台数的减少而降低。研究结果可为含沙泵站进水系统防淤措施设计提供依据。 相似文献
6.
迷宫流道滴头内流场和颗粒运动的不同湍流模型数值模拟 总被引：3，自引：2，他引：1
为更好研究迷宫流道滴头的内流场水力性能和颗粒运动特性,该文采用k-ε模型和Eulerian-Lagrangian两相流模型进行了一系列数值研究。首先,通过3种湍流模型(标准k-ε、RNG k-ε与Realizable k-ε)预测迷宫流道滴头水力特性并与喻黎明等(2009)的试验结果对比分析,标准k-ε模型更适合于模拟迷宫流道滴头的内流场,与PIV试验数据相比,水力性能曲线平均模拟误差仅为2.32%。然后,基于Lagrangian的颗粒离散相模型,数值研究了齿形迷宫流道内不同密度和直径的单个颗粒运动轨迹及运动特性,并与喻黎明等(2009)的相关试验数据比较,结果表明,考虑了重力、浮力、虚拟质量力和曳力的随机轨道模型能够更加准确地模拟颗粒在迷宫流道内的运动,与PIV试验数据相比,颗粒运动速度后平均模拟误差仅为2.34%。颗粒直径变化较密度变化对颗粒运动影响大,随着颗粒直径或密度增大,颗粒运动速度减小,颗粒速度变化幅值大小依次为:速度极小值、平均速度、速度极大值,随着颗粒粒径增大,流经漩涡区时颗粒速度减小较大,颗粒的运动跟随性变差,颗粒在惯性力的作用下沉积在流道拐角内侧的漩涡区,由此可能造成迷宫流道堵塞。同时,以上对比分析表明,相关两相流模型和数值方法可很好预测滴头内部固液两相流动,可为滴头抗堵塞设计提供参考。 相似文献
7.
软性磨粒流超精密加工方法已被应用于模具细微结构化表面的光整加工中,湍流形态下的软性磨粒流具有最佳加工效果,所以需要对软性磨粒流的流场形态进行判断。以汽车模具中的结构化表面为研究对象,采用可实现k-ε模型对软性磨粒流进行数学描述,对软性磨粒流流场内的压力、速度、湍流耗散率以及不同阶段的运动轨迹进行数值模拟研究;基于粒子图像测速(particles image velocimetry,PIV)技术,搭建软性磨粒流流场测量试验平台,得到了流场内的颗粒分布、速度矢量以及流场涡量,并将观测结果与数值模拟结果进行对比分析。结果表明,数值模拟与流场观测结果一致,软性磨粒流流场符合湍流特征,利用该状态下的软性磨粒流对模具结构化表面进行超精密光整加工,加工后模具工件表面粗糙度达到27μm。 相似文献
8.
泥沙浓度及粒径对水轮机转轮内部流动影响的数值分析 总被引：1，自引：1，他引：0
为了掌握泥沙介质在水轮机转轮中的分布规律以及对转轮压力场的影响,该文应用固液两流体多相流动模型,充分考虑了固液两相间的相互作用,通过求解雷诺时均N-S方程和重正化群k-ε湍流方程,对不同泥沙介质条件下水轮机转轮通道中的流动进行数值研究。研究结果表明,含沙水会导致水轮机转轮叶片表面压力载荷增大,固液两相间速度差异是导致叶片表面泥沙体积浓度分布的变化的主要原因。小粒径泥沙在叶片表面分布均匀且体积浓度低,大粒径泥沙会集中分布在叶片的前缘及出水边等区域。该研究可为多泥沙电站水轮机转轮抗泥沙设计提供参考。 相似文献
9.
作为模拟双吸离心泵内固液两相流的一种常用方法,欧拉-欧拉法中的泥沙扩散系数常通过多种模型进行计算。为选择适宜的泥沙扩散系数模型进而提高固液两相流数值计算的精度,该研究采用3种常见泥沙扩散系数模型Non-diffusion coefficient model（NON-DC）;Diffusion-in-volume of fluid model（Diffusion-in-VOF）;Diffusion coefficient affected by particle diameter and particle concentration model （DC-PDPC）,在25、100和200 μm 3种含沙粒径和不同流量(0.6和1.0倍额定流量)条件下,对双吸离心泵内固液两相流场进行数值模拟,分析其对泵内固相浓度和固相速度的定常和非定常结果的影响。结果表明：1）当颗粒粒径不大于100 μm时,3种模型计算得到的双吸离心泵内固液两相流的固相浓度和速度定常结果基本相同;当颗粒粒径大于100 μm时,定常结果有所差异,随着颗粒粒径的增大,差异逐渐增大,差别最大可达60%。2）在不同颗粒粒径的条件下,采用3种模型得到的固液两相流场的固相浓度和速度非定常结果差异较大,且随着颗粒粒径的增大,差异逐渐增大,差别最大可达30%。含沙颗粒粒径不大于100 μm时,3种模型得到的定常结果基本相同;而大于100 μm时,定常结果差异较大;同样地,在不同含沙粒径条件下的非定常计算结果也差异较大,需要选择合适的泥沙扩散系数模型。3）定常计算时,当颗粒粒径不大于100 μm时,推荐NON-DC模型;随着颗粒粒径的增大,推荐使用DC-PDPC模型;当非定常计算时,推荐使用DC-PDPC模型。研究为准确地进行离心泵内固液两相流数值计算提供参考。 相似文献
10.
流量对河水滴灌重力沉沙过滤池内流速分布的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
为研究流量对河水滴灌重力沉沙过滤池流速分布规律的影响,该文对5种不同流量下的水沙两相流流场进行了数值模拟。通过对不同流量下流速沿程分布规律、流速沿水深方向分布规律及水沙分离效率的对比与分析,可知河水滴灌重力沉沙过滤池的适宜流量范围为0.05~0.2 m3/s,进水流量越小,流速变化幅度也就越小,越有利于泥沙沉降,水沙分离效率不小于72.5%。不同流量下沉淀池中流速沿程变化规律可分成3个阶段:流速迅速增加阶段、流速缓慢减小阶段和流速迅速减小阶段。清水池中流速方向与沉淀池的相反,流速沿程减小。受进水口、出水口和固体边界,以及侧向溢流堰的影响,不同流量下河水滴灌重力沉沙过滤池中的流速沿水深方向分布规律有差别。当流量为0.05和0.1 m3/s时,远离进水口、出水口及侧向溢流堰的位置,流速沿水深方向的分布规律包含流速迅速增加、流速缓慢减小和流速恒定3个阶段,而清水池则只包括流速迅速增加和流速恒定阶段。研究可对大首部的应用提供参考。 相似文献
11.
根据流动解析方法确定了南水北调东线工程解台泵站轴流泵模型的主要参数。试验研究表明：该模型过流量大,效率高,高效范围广,抗汽蚀性能好,在＋４°角最优工况下的流量达０．４１５ｍ３／ｓ,－２°角最优工况下的效率达８６．３１％,可以在解台泵站及具有类似参数的其它泵站推广应用。 相似文献
12.
通过实际观测,获得蒋家沟流域近2a的径流资料,总结出2008—2009年间径流的年内特征。通过收集蒋家沟流域土壤、土地利用和气象数据,用SWAT模型模拟了蒋家沟流域的基流月径流模拟和日径流变化。基流月模拟中旱季的模拟效果比较好,汛期由于泥石流暴发时无法观测流量,导致实测资料不完整,模拟结果比较差。日径流模拟分为旱季和汛期模拟,模拟结果的Nash效率系数和相关系数都在0.7以上,表明SWAT模型可以应用于泥石流流域蒋家沟地区的降雨—产流机制研究。 相似文献
13.
介绍了Bagnold模型、Takahashi模型、费祥俊模型、Iverson模型4个代表性黏性泥石流运动的模型,并利用云南省东川市蒋家沟的23阵泥石流测量资料对其进行对比检验。结果表明,Bagnold模型模拟的流速值总体上与测量值接近,但是弥散应力无法支撑固相有效重力;Takahashi模型模拟的流速值总体偏小;费祥俊模型模拟的水力坡降和断面平均流速均偏小;对Iverson模型的初步分析表明,蒋家沟泥石流具备维持受力平衡所需液化度的条件。参数敏感性分析表明,极限浓度对Bagnold模型和Takahashi模型影响较大,内摩擦角对费祥俊模型和Iverson模型影响较大。 相似文献
14.
南方丘陵典型季节性干旱区节水稻作模式生态系统功能特征研究 总被引：5，自引：0，他引：5
运用生态经济学原理,采取实地调查和田间试验方法,研究了南方丘陵典型季节性干旱区节水稻作模式生态系统的物流、能流、价值流及生态环境效应。结果表明,节水稻作模式的净初级生产力为309 763×106~378094×106J/(hm2.a),以化肥为主的辅助能投入为58 607×106~97 265×106J/(hm2.a),纯收入为3 921~9 426元/(hm2.a)。不同节水稻作模式所表现出的变化特征为:采用节水灌溉双季稻模式,有利于减少系统化肥、农药、人工等能量投入,增加系统能量的输出,提高能量转换效率、光能利用效率和稻田的经济效益;采用水旱轮作双季稻节水稻作模式,有机肥的投入增加,能流循环指数提高,系统稳定性增强,但能量转换效率下降,稻田的经济效益有所降低;采用稻油轮作节水稻作模式,在减少系统化肥、农药、人工等能量投入同时,充分利用作物生长期间太阳辐射,光能利用效率提高,稻田的经济效益增加。与常规稻作模式相比,节水稻作模式的综合效益较高,具有较好的节水、省肥、省药效应以及控制农业面源污染效应。 相似文献
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16.
单沟泥石流灾害危险性评价研究 总被引：10，自引：1，他引：9
对以往的泥石流危险性评价方法进行了总结,介绍了模糊数学、灰色理论和GIS技术在泥石流危险性评价中的应用。最后,通过对单沟泥石流危险性评价的研究,提出了改进后的评价模型,在该模型中可以充分体现降雨作为激发因子的作用。 相似文献
17.
土壤侵蚀中细沟流的初步分析 总被引：2，自引：0，他引：2
细沟中水流速度主要受流量、含沙量和下垫面等因素的影响。在流量不变的条件下 ,通过假定粘滞阻力与流速成正比 ,导出水流的运动学方程 ;以此方程对实验测量结果进行非线性拟合 ,得到了水流速度与时间的关系函数 ,摩擦系数与侵蚀强度的关系式及流体粘滞力与泥沙含量的关系式。这些函数式表明此数学模型在流速较小时是可行的 ;水流速度主要受泥沙含量和坡度的影响 ;坡度越大 ,在开始时速度快速增大 ,但达到稳定流速的时间较长 相似文献
18.
沟道二维泥石流运动和冲淤数值模型研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以水沙混合流模型为基础,采用混合流沙量动态变化模式,提出泥石流运动控制方程组,建立适用于模拟泥石流在天然沟道中的运动和冲淤过程的二维数值模型.模型基于水动力学理论、水沙两相混合流理论和宾汉体模型理论,考虑了泥石流运动、泥沙输移、沟床变形、泥石流宾汉体流变特性等主要动力学过程.将模型应用于云南东川蒋家沟实测泥石流过程的模拟研究,结果较好地反映了泥石流运动不连续性的特征和泥石流沟道冲淤随时间演变的实际规律. 相似文献
19.
浙江盐官下河泵站轴流泵装置模型的研究 总被引：1，自引：0，他引：1
采用ｋ－ε紊流模型数值模拟和计算了浙江盐官下河泵站的进、出水流道,并对该装置模型进行了试验研究。结果表明：该泵站机型选择合理,过流量大,高效范围广,装置效率高,运行平稳。该成果已成功应用于该泵站的建设,还可为其它同类型工程的设计提供参考。 相似文献
20.
淤地坝浸润线合理计算方法探讨 总被引：1，自引：0，他引：1
根据对淤地坝的结构特征及运用状态的分析,认为确定淤地坝浸润线的合理模型应为透水地基上均质土坝在具有水平上游承压坡的渗流模型和具有垂直承压坡的渗流模型的叠加,其解可按前苏联科学家涅里松－期柯尔尼亚科夫的２种典型公式叠加计算。实例计算表明,该方法既安全可靠,又经济合理。 相似文献