【摘要】：“渾水水力分離清水裝置”（簡(jiǎn)稱(chēng)“裝置”）是一種新型水沙分離裝置。為解決“裝置”降低錐體徑坡產(chǎn)生底部泥沙淤積的難題，將“加壓液化輸沙技術(shù)”引入“裝置”。本文在前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上，為探明運(yùn)用加壓液化輸沙技術(shù)后“裝置”內(nèi)部水沙兩相流流場(chǎng)，并對(duì)加壓液化管路的布設(shè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，采用數(shù)值模擬研究方法，對(duì)“裝置”較優(yōu)錐體徑坡（1:6）條件下加壓液化管路縱向鋪設(shè)方式，進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。 為探究加壓液化輸沙技術(shù)運(yùn)用于“裝置”的工作機(jī)理，分別模擬了運(yùn)用加壓液化技術(shù)前后“裝置”的內(nèi)部流場(chǎng)，計(jì)算結(jié)果表明加壓液化輸沙技術(shù)應(yīng)用于“裝置”中，可解決“裝置”錐體徑坡減小產(chǎn)生的泥沙淤積問(wèn)題，且不影響清水溢出效果。通過(guò)對(duì)不同加壓液化滲水孔孔徑的“裝置”進(jìn)行計(jì)算對(duì)比，得出加壓液化滲水孔的最優(yōu)孔徑為2mm；在最優(yōu)孔徑作用下，分別對(duì)七種不同加壓水頭作用的“裝置”進(jìn)行模擬，對(duì)比分析得出加壓液化滲水孔加壓水頭的最優(yōu)選取值為1.8-1.9m。數(shù)值模擬結(jié)果表明在最優(yōu)孔徑和最優(yōu)水頭作用下，“裝置”內(nèi)部水沙分離較徹底，溢出的清水含沙濃度相對(duì)較小，排沙底孔排沙效果較好，在降低“裝置”高度基礎(chǔ)上，解決了錐體底部泥沙淤積問(wèn)題，是“裝置”運(yùn)用加壓液化輸沙技術(shù)的理想狀態(tài)。本文研究成果為加壓液化輸沙技術(shù)運(yùn)用于“裝置”的布設(shè)方法提供了設(shè)計(jì)依據(jù)，為今后完善加壓液化輸沙技術(shù)與“裝置”的結(jié)合奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

新疆河流特性以山溪性河流為主，流域內(nèi)含沙量較大并且顆粒粗細(xì)分布不均，流域內(nèi)的含沙濃度有的達(dá)到十幾千克每立方米，甚至高達(dá)數(shù)百千克每立方米，有的粗顆粒泥沙的粒徑達(dá)到十幾厘米，而細(xì)顆粒泥沙的粒徑甚至小于 0.05mm。由于河水的含沙濃度高，泥沙粒徑極細(xì)，小于0.03 mm粒徑的泥沙約占含沙總量的40%，處理起來(lái)十分困難，水沙分離問(wèn)題無(wú)法解決，高含沙河流可利用的水資源日趨貧乏。所以，為了更加合理的利用現(xiàn)有的水資源，對(duì)如何將高含沙水流水沙分離，獲取工農(nóng)業(yè)用水成為一項(xiàng)十分重要的任務(wù)。2003 年，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院水力學(xué)教研室課題組成員研制出了一種新型凈水裝置——《渾水水力分離清水裝置》[1]（下文簡(jiǎn)稱(chēng)“裝置”），實(shí)現(xiàn)了高濃度泥沙水凈化技術(shù)的突破。在 2005 年“渾水水力分離清水裝置”被國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予發(fā)明專(zhuān)利（專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮椋?31595073）。（見(jiàn)圖 1-1）

(a)平面圖 (b)立面圖 (c) I- I 剖面圖圖 2-1 “渾水水力分離清水裝置”結(jié)構(gòu)示意圖排沙底孔位于錐體底部的中心，主要作用是將分離出的泥沙排出“裝置”。底孔孔徑大小是可變的，依據(jù)渾水進(jìn)流含沙濃度的不同，，改變底孔孔徑，影響“裝置”內(nèi)部流場(chǎng)，從而起到調(diào)節(jié)流場(chǎng)強(qiáng)度和排沙底孔排沙耗水量的大小，有利于對(duì)不同含沙濃度的渾水進(jìn)行有效的分離。上懸板位于“裝置”的頂部，清水從上懸板溢出。上懸板的作用是保持“裝置”的恒定水位。經(jīng)前期試驗(yàn)得知：不加上懸板的切向流速小于加設(shè)上懸板的切向流速，這主要是由于上懸板添加在“裝置”頂部后，使“裝置”內(nèi)部整個(gè)流場(chǎng)提前進(jìn)入了重力區(qū)，對(duì)泥沙的沉降比較有利。由于上懸板存在，使“裝置”柱體的高度大為降低。中懸板位于上懸板和下懸板之間，沿徑向 45°向內(nèi)傾斜。經(jīng)前期試驗(yàn)得知，“裝置”內(nèi)部加設(shè)中懸板后，對(duì)粗顆粒泥沙的提前沉降比較有利。下懸板的作用是減小切向速度。下懸板由一塊水平放置的窄板構(gòu)成，可起到使渾
【學(xué)位授予單位】：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TV149.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 趙宗昌,徐維勤,沈自求;轉(zhuǎn)動(dòng)式油水分離水力旋流器內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);1998年02期

2 魯霞;侯杰;趙慧芳;高蕾;;渾水水力分離清水裝置排沙結(jié)構(gòu)優(yōu)化的試驗(yàn)研究[J];水利與建筑工程學(xué)報(bào);2011年02期

3 馬藝;金有海;王振波;;FLUENT軟件在液—液旋流器中的應(yīng)用[J];過(guò)濾與分離;2008年02期

4 宋健斐;魏耀東;時(shí)銘顯;;蝸殼式旋風(fēng)分離器內(nèi)氣相流場(chǎng)非軸對(duì)稱(chēng)特性分析[J];化工學(xué)報(bào);2007年05期

5 夏云峰,薛鴻超;非正交曲線同位網(wǎng)格三維水動(dòng)力數(shù)值模型[J];河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年06期

6 李國(guó)彥，趙應(yīng)長(zhǎng);用修正的K—ε方程計(jì)算旋轉(zhuǎn)流動(dòng)[J];昆明工學(xué)院學(xué)報(bào);1995年02期

7 褚良銀,陳文梅;用粒子動(dòng)態(tài)分析儀研究水力旋流器內(nèi)固體顆粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律[J];礦冶工程;1993年01期

8 張新周;竇希萍;王惠民;許慧;;三維水沙數(shù)值模擬中紊流隨機(jī)理論應(yīng)用初探[J];泥沙研究;2009年03期

本文編號(hào)：2579245