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两相流水沙分离鳃流场的PIV测试及分析

赵丽娜  
【摘要】:“垂向异重流式混合流体分离鳃”(简称“分离鳃”)是一种分离速度快、结构简单且经济环保的水沙分离装置。前期对“分离鳃”的研究主要为通过物理模型进行宏观测试,得到的结果精度较低,由此得到的理论分析结果缺少有力的数据支持。 PIV是一种先进的光学瞬态流场测量技术,具有不干扰流场、测量精度高、测速范围大等优点。本文利用PIV技术对两种工况下的“分离鳃”内部流场进行了测试研究,通过专业软件对测试数据进行了处理分析,得到了反映内部流动规律的速度矢量分布图和流速云图。PIV测试得到的结果能够为“分离鳃”内部流场的数值模拟研究提供参照和验证,并为分析其水沙分离机理提供有力的数据支持。本文通过分析研究PIV测试所得结果,得到以下结论: (1)在水沙分离的过程中,“分离鳃”的鳃片间存在泥沙沿鳃片上表面向下运动及清水沿鳃片下表面向上运动的横向异重流;两侧垂直通道处存在泥沙沿下沉通道加速下沉,清水沿上升通道流动的垂向异重流,两种异重流大大加速了泥沙的沉降。 (2)通过对两种工况的对比分析说明,在不同的泥沙浓度下“分离鳃”内部都会形成横向异重流和垂向异重流,“分离鳃”对不同浓度的浑水都有较好的水沙分离效果。 (3)通过与物模测试结果的对比验证,进一步证实了PIV测试结果的准确性和可靠性,由此得到的分析结果也是正确可靠的。 (4)根据PIV测试数据,推导验证了“分离鳃”内部水流的稳定性。由于鳃片的存在,泥沙在沉淀过程中一直处于加速沉降状态,因而比无鳃片情况下的沉降速度快得多。


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