基于CFD对竖管跌水井结构与消能性设计

发布时间：2021-07-03 12:22

　　竖管跌水井内部设有消能池。雨水或生活废水在消能池内产生紊动射流,在射流过程中,射流液体通过紊流、混掺、扩散与周围液体进行能量交换,起到消能作用。为探讨跌水井直径、入口支管管径水垫深度对消能池的消能性的影响。对不同结构的竖管跌水井,建立数学模型,采用CFD（Computational Fluid Dynamics）流体仿真跌水射流过程,确定跌水井的最小水垫深度,以水流在跌水井底部垂直速度为零作为标准。结果表明,数学模型与CFD仿真结果接近,当流量小于0.147 m³∕s时,500 mm水垫深度足够消去跌水动能,减少跌水对跌水井底部产生的垂直动量。 

【文章来源】：软件. 2020,41(01)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

紊动射流（c）跌水井直径1500mm

陈文等：基于CFD对竖管跌水井结构与消能性设计171《软件》杂志欢迎推荐投稿：cosoft@vip.163.com斗消能。底流消能是使用最多的消能方式，底流消能的主要特征是紊动射流，射流通过紊动、扩散和混掺与周围水体进行动量和能量的交换，起到消能效果[6-8]。刘沛清等人分析了水平底板的水跃主要特征，以及水垫塘内淹没冲击射流的基本特征，并得出有关的经验公式[9,10]。李天翔通过试验得出浅水垫消力池的跃后水深计算公式和消能率公式，分析不同来流条件和浅水垫深度对消能率的影响[11]。苏沛兰等人揭示了浅水垫消力池的流速分布、压力分布等水力特性，发现浅水垫消能池有利于降低流速，消能效果显著[12]。李连侠等人发现消力池进口形式对水垫深度影响较大[13]。1数学模型计算方法假设控制体内流体是连续且不可压缩流体，流体运动过程中仅受重力作用，跌水过程不发生掺气现象。跌水井消能数学模型由孔口自由出流模型和圆形紊动射流模型组成。以跌水井处在满负荷工况下，计算跌水井消能池水垫最小深度。1.1跌水井结构示意图及设计参数跌水井结构示意图及设计参数如图1，1U为流体孔口出流速度，2U为圆形紊动射流初始速度，1DN为入口支管管径，2D为圆形紊动射流初始截面直径，D为水垫深度，H为跌水水头，为跌水井直径。依据刘达等人对不同入流角度对水垫消力池水力特性的影响[15]，设流速2U的方向垂直水垫液面。图1跌水井结构示意图及设计参数Fig.1Schematicdiagramanddesignparametersofthefallingwaterwell1.2连续方程根据质量守恒定律：()0vtdmddVdtdt（1）导出控制体内流体的连续方程，由于不可压缩流体的?

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Infoworks的排水管网集水区优化研究[J]. 林美娜,李超,解智强,侯至群,朱大明.  软件. 2018(07)
[2]颅脑动脉瘤模型构建与计算流体力学分析[J]. 王佳美,周志尊,胡明成,刘阳,董默,孙强,孙鹏,刘芳,赵宝,陈广新.  软件. 2018(05)
[3]基于两例CTA图像的颈动脉分叉段三维重建及CFD数值模拟分析[J]. 戴志颖,郭金兴,于曦,李思瑢,唐镭蕾,赵宝,陈广新.  软件. 2018(03)
[4]基于肯特的高原地区管道安全评价系统[J]. 庞旭,朱平,李洋.  软件. 2018(01)
[5]埋地钢制管道外腐蚀综合检测方案设计[J]. 朱平,庞旭,季云健.  软件. 2018(01)
[6]不同入流角度对浅水垫消力池水力特性的影响研究[J]. 刘达,李连侠,廖华胜,黄本胜,蒋胜银.  水力发电. 2016(04)
[7]进口形式对浅水垫消力池水跃特性的影响[J]. 李连侠,廖华胜,刘德伟,刘达,漆力健,沈焕荣,易文敏.  水力发电学报. 2015(05)
[8]浅水垫消力池的大涡模拟研究[J]. 刘达,廖华胜,李连侠,黄本胜,蒋胜银.  四川大学学报(工程科学版). 2014(05)
[9]浅水垫消力池的数值模拟与实验研究[J]. 褥勇伸,廖华胜,李连侠,陈书燕,李天翔.  水力发电学报. 2010(02)
[10]浅水垫消力池水力特性试验[J]. 苏沛兰,廖华胜,李天翔,李郴娟.  四川大学学报(工程科学版). 2009(02)

硕士论文
[1]浅水垫消力池水力特性研究[D]. 李天翔.四川大学 2006



本文编号：3262572