【摘要】：圓管旋流輸送因其可使泥沙較均勻懸浮,實現(xiàn)較高濃度且較低速度的固粒輸送,因而廣泛應(yīng)用于排沙清淤。旋流器是通過在管段內(nèi)加設(shè)導(dǎo)葉改變水流運動邊界,將圓管內(nèi)的二維水流轉(zhuǎn)變?yōu)槿S螺旋流的一種裝置。本文采用數(shù)值模擬與物理試驗相結(jié)合的方法對不同導(dǎo)葉包角旋流器產(chǎn)生的螺旋流流速特性進行了研究,得到試驗結(jié)論如下:(1)旋流器內(nèi)部及出口各斷面水流的軸向、周向、徑向流速均關(guān)于斷面圓心120°旋轉(zhuǎn)對稱,且周向、徑向速度遠小于軸向速度,徑向速度在斷面大部分區(qū)域都趨于0;旋流器內(nèi)部及出口均為管道中間區(qū)域(以斷面圓心為圓心,半徑約為25mm的圓)周向流速較小,靠近管壁處周向流速較大,即螺旋流強度較大的區(qū)域始終靠近管壁,距離管壁18至10mm處周向速度最大;靠近管道軸心的大部分區(qū)域軸向流速大,流速梯度小,在靠近管壁與導(dǎo)葉處軸向速度急劇下降,流速梯度大;徑向速度主要受導(dǎo)葉的影響,在進入導(dǎo)葉曲段后由于導(dǎo)葉的扭轉(zhuǎn),在靠近導(dǎo)葉外緣處存在朝向圓心流動的水流,且該處水流的徑向速度隨導(dǎo)葉曲度的增加而逐漸增大。(2)導(dǎo)葉包角為5°、10°時產(chǎn)生的螺旋流強度和范圍都很小;導(dǎo)葉包角為12.5°、15°18.75°、20°時,在Z=550mm處達到第一個波峰,且約在此處開始衰減;導(dǎo)葉包角越大,平均周向速度越大,第一次衰減后的平均周向速度也越大。(3)根據(jù)導(dǎo)葉扭轉(zhuǎn)曲率ρ與斷面最大周向平均速度_m的擬合曲線得出_m關(guān)于ρ的三次多項式;導(dǎo)葉扭轉(zhuǎn)曲率大于0.6°/cm后,隨著導(dǎo)葉扭轉(zhuǎn)曲率的增大斷面最大周向平均速度的增長趨勢變緩。(4)物理模型試驗結(jié)果得出:在導(dǎo)葉迎水面靠近管壁處螺旋流強度強于靠近導(dǎo)葉處;導(dǎo)葉后緣上游的水流從管壁處沿X軸靠近導(dǎo)葉,其螺旋流強度逐漸減小最終趨于0;導(dǎo)葉后緣下游的水流從管壁處沿X軸靠近導(dǎo)葉,螺旋流強度逐漸減小后又稍有增大,且水流從順時針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變逆時針旋轉(zhuǎn)。本文的研究成果是對前人旋流器研究工作的一項有益補充,為進一步完善旋流器產(chǎn)生的螺旋流流速特性的研究提供了重要參考。
【圖文】：

故計算域即水體所充滿的空間）即為計算域。為觀察旋流器內(nèi)部流場及對上下游水流的影響，同時減小旋流器內(nèi)部水流對入口邊界和出口邊界的影響，保留旋流器上下游的部分管道。計算域長度為 10520mm，圓管直徑與物理模型一致（100mm），，旋流器導(dǎo)葉前緣距離入口邊界為 160mm。計算域示意圖如圖 2-1 所示。

122-3 數(shù)學(xué)模型示意圖Fig.2-3 Diagram of the mathematical model2.1.3 幾何參數(shù)選擇本文研究內(nèi)容主要為旋流器導(dǎo)葉包角對旋流器產(chǎn)生的螺旋流流場的影響，所選擇的幾何參數(shù)為包角 θ。本研究以導(dǎo)葉包角 θ 為單一變量，選取其余參數(shù)為管道直徑 D=50mm、導(dǎo)葉長度 L=350mm、導(dǎo)葉個數(shù) N=3、導(dǎo)葉厚度 b=5mm、導(dǎo)葉高度 h=30mm 進行試驗，分析導(dǎo)葉曲段增長率對水流流速的影響，其中 θ 取值為
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TV134

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本文編號：2661488