长直管道输砂的沿程临界流速*

近年来，河湖水库的环保疏浚、港口航道建设与维护性疏浚工程越来越多，管道输送是疏浚泥沙搬运的主要方式，输送距离也越来越长。管道输送中流速沿程的再分布情况和临界流速尚待进一步研究。基于古雷镇填沙工程清水工况及输沙工况分层取样浓度实测数据对模型进行率定。在此基础上对长直管道输送砂类泥沙颗粒进行三维水动力及砂的运动模拟，分析了直管道沿程的剖面流速再分布特征和泥沙淤积临界流速规律，提出长管中不同断面位置发生泥沙淤积的临界流速公式，为疏浚工程设计提供参考依据。     

粗、砾砂水力输送特性试验

粗、砾砂水力输送具有其特点,现有的水力计算模型用于计算该类土质的水力损失和临界流速的适用性有待进一步检验。针对马来西亚新山碧桂园吹填工程中输送阻力大、堵管风险大的问题,采用大比尺、两相流动输送试验平台开展水力输送特性试验,测试不同流速、浓度情况下的水力损失,并采用高速摄影的手段观测砂土在管道内的移动形态。通过对试验数据的统计、拟合分析,研究水力输送阻力、临界流速、平均滑移率特性,提出一种用于计算该类土质的水力阻力、临界流速计算模型,并将得到的计算模型应用于实际工程中。     

淤泥固化土高浓度非牛顿浆体的输送特性

疏浚工程固化处理后的淤泥属于高浓度非牛顿浆体。通过淤泥固化土的流动度试验,采用H-B流变模型进行流动度二维瞬态数值模拟,确定其屈服应力值。采用水固比为0.8、0.9和1.0的淤泥固化土,在管道管径为150、200和250 mm,流速为1.5、2.5和3.5 m/s的工况条件下,分析其水力输送特性,并拟合水力损失计算公式。结果表明,流速、黏度和管径对水力损失均有比较明显的影响,水力损失随流速和黏度的增加而增加,随管径的增加而减小。     

多泵串联技术在环保疏浚工程中的应用

在现代化的疏浚施工时,往往需要将江河湖泊的淤泥疏浚到较远的位置。针对疏浚淤泥远距离输送的问题,研究了挖泥船与多台接力泵船串联施工的工艺。结果表明：串联接力泵船可以显著提高淤泥的运输距离;管道阻力损失的理论值有助于确定接力泵船的位置;施工过程中,挖泥船与各泵船的施工配合尤为重要。结合太湖清淤工程的实施,总结得出挖泥船与多台接力泵船串联的工艺流程、管道输送阻力、位置距离等,提高了工程的施工效率和施工质量。     

NOVEC1230灭火剂管路沿程压力损失计算方法

分析气体灭火系统规范采用的中期压力计算方法,假定NOVEC1230灭火剂在管路中为液相流动,根据流体力学管流损失的达西公式和阻力平方区的尼古拉茨公式,结合沿程阻力损失系数分析,得到NOVEC1230灭火剂管路沿程压力损失的计算公式,计算NOVEC1230系统喷头末端的压力,并同试验测量值进行对比,计算值与测量值的误差在10%以内,满足相关标准中关于精度的要求。     

疏浚排泥管在不同管道组合下的输送摩阻分析

疏浚排泥管是疏浚工程介质输送的重要组成部分,其输送阻力是吹填排距和性能的决定性因素之一。以细粉砂土质的三夹沙南航道工程为依托,针对疏浚排泥管开展2 m长橡胶管和12 m长钢制管在不同连接组合方式下的输送阻力现场试验与对比分析。结果表明：管道压力损失随着输送流速和浓度的增大而增大;纯钢管组合下的输送摩阻最小,“4钢管+1橡胶管”组合的输送摩阻次之,“1钢管+1橡胶管”组合的输送摩阻最大,其相比于纯钢管组合的输送摩阻增大约6%。研究结果可为工程现场的排泥管布设与施工提供指导。     

振动流变对泥浆管道输送的减阻效果研究*

泥浆在管道输送中阻力大导致能耗高,严重制约疏浚生产效益。本文将泥沙流变学的振动加载流化技术应用到泥浆管道输送减阻研究中,在管道系统中开展振动流变减阻效果研究。结果表明,减阻效果随着振动频率的增大先显著提升后趋于平缓;随着体积浓度的增加而增强,但其增强的速度逐渐减小;随着输送流速的增加而不断减弱直至趋于平稳。且对于试验泥样,存在一个最优振动频率为40 Hz,此时系统达到了最佳减阻效益状态;在内径为100 mm管道中,当泥浆体积浓度为29.94%、管道输送流速为0.9 m/s、微幅机械振动频率为100 Hz时,对于中值粒径为31 μm的奉贤海滩泥沙能减小20%以上的阻力损失;最后,提出了泥浆管道输送振动流变减阻的计算模型。     

基于管道阻力-流速模型的泥浆输送流速寻优方法

疏浚工程中,管道泥浆最优流速确定多依赖于经验公式,工况变化较大时预测精度不高。采用Durand模型对不同试验工况下的阻力损失进行建模,并基于试验数据对模型常数进行调整,提高Durand模型的预测精度;采用高斯过程回归方法建模,分析训练样本数量对预测结果的影响;提出一种基于管道阻力-流速模型的流速寻优方法,并进行对比试验。结果表明,使用高斯过程回归方法建立的管道阻力模型预测精度更高,可达0.97以上,并可依据管道阻力(浓度)变化实时更新临界流速,从而为疏浚管道泥浆最优流速的确定提供了一种较为有效的寻优方法。     

挖泥船管道输泥的加气助送阻力特性试验研究

由于疏浚船舶排泥管中的泥浆在管道输送中阻力大,常常引起管道磨损、堵塞和输送功耗大等技术问题,限制了疏浚船舶作用的发挥.加气助送输泥方式是解决该问题的一种方法.能够有效地减小泥浆的管道阻力.通过试验研究了泥浆浓度、管道流量和加气压力等因素的改变对泥浆的管道阻力的影响关系,从试验数据得到在高浓度和大流量的泥浆中加入压力较低的压缩气体具有明显的减阻效果的结论.     

疏浚管路阻力损失计算方法的分析

管道输沙阻力损失计算是江河湖泊、港口航道疏浚工程中的一个基本问题,它是设计管道浆体输送系统的重要参数,直接关系到动力设备的选型和运行的能耗.文章重点以疏浚工程中泥沙的输送为研究对象,对管内两相流动的阻力特性及临界流速问题进行了初步研究,并实验研究了泥沙在不同的浓度和速度下的阻力特性,对3种模型的阻力损失计算模型进行了检验、分析和评价.结果表明Jufin＆Lopatin是一个比较好的计算模型.对于颗粒的不均匀性的影响,科学的方法能提高计算模型的计算精度.     

自激励流节能效果的实验研究

针对水平-竖直混合管道气力输送系统,研究安装倾斜软翅产生的自激励流对颗粒输送过程中的节能降耗效果.通过对系统沿程压力损失、最佳经济速度、能量损耗系数和附加压力损失系数的研究,定量地分析自激励流的节能作用.研究发现:随着输送速度的降低,自激励流减小了系统颗粒群输送过程中的沿程压力损失和最佳经济速度;低速输送时,自激励流降低了颗粒输送过程中系统的能量损耗系数,在质量流量0.2和0.4 kg/s时,能量损耗系数的减小分别为9.6%和8.1%;同时,随着输送速度的降低,系统的附加压力损失系数也因自激励流的存在而减小,这表明倾斜软翅振动产生的自激励流对气力输送系统具有节能降耗的效果.     

多孔管孔出流速度和流量影响因素数值仿真及试验

本文通过控制变量法进行工况设计,对多孔管进行数值模拟和试验对比,分别研究多孔管管径、管长、孔径、孔间距、水压五个变量对多孔管孔出流速及流量的影响。使用ANSYS软件中的DesignModeler模块进行几何建模,ICEM中的O-Block技术进行流体计算域网格划分,Fluent软件进行求解。研究发现,多孔管管内径和管长的增加均使孔出流速和出流量减小,管长度的增加会影响孔出流沿程的均匀性;孔径的增大使孔出流速明显减小,且影响孔出流沿程的均匀分布,出流量受孔径的影响较复杂,在孔径不超过2.5mm时可以认为出流量与孔径的平方成正比;孔间距的增大对孔出流速和沿程均匀分布基本无影响,而与出流量成正比。最后将数值模拟结果和试验进行对比,发现试验数据所反映的多孔管出流量与管内径、管长、孔径和孔间距的关系与数值模拟基本吻合,而试验中管的出流量普遍比数值模拟小。     

海洋疏浚淤泥管中固化处理试验系统

淤泥固化技术可以实现淤泥的资源化利用,可以解决近年来日益严重的疏浚淤泥处置和沿海城市建设用地的紧缺问题。依据管中混合固化处理的施工工艺,设计一套新型管中固化处理试验装置,开展海洋疏浚泥固化处理的试验研究。该装置将模拟现场管中固化处理的施工流程,通过气泵等空气压送装置向疏浚管道内压送空气,应用螺杆泵、粉末泵等泵入由水泥、粉煤灰、生石灰等不同配比组成的粉质稳定剂,利用管道中泵送疏浚泥时产生的紊流效果,在一定输送距离内,疏浚泥、稳定剂充分混合,有效利用空间,方便运输,便于大量快速施工。以图示方式描述了淤泥投放与过滤、固化剂添加、固化出料及养护的处理流程,介绍了固化处理实验系统的主要装置和工作原理。总结了日淤泥固化处理作为填方的工程应用实例,并从经济性角度阐述了淤泥固化系统的可行性。     

水平弯管内浆体输送特性的数值模拟

为获得复杂地理条件下管道中固液浆体输送的流动特性及局部阻力损失特性,采用CFD方法建立数值模型,对直管、90°弯管、180°弯管、S形弯管内固液两相流动进行模拟,并将计算结果与文献中实验数据进行对比。结果表明,数值模型得到的计算值与实验值有良好的一致性,在弯管入口处高流速区域靠近管道内侧,沿着流动方向逐渐向管道外侧偏移,对于同一工况,管道局部阻力系数大小依次为180°弯管、S形弯管、90°弯管,且局部阻力系数随流速减小或浆体浓度增加而变大。     

非恒定流垂线流速分布规律的初探

从雷诺方程出发 ,通过对非恒定流的沿程阻力损失在垂线上分布规律的修正 ,可获得非恒定流和恒定非均匀流垂线流速分布公式。若定义均匀流垂线流速分布为A型 ,则非恒定流或恒定非均匀流垂线流速分布一般为B型和C型。B型分布在主流区 ,分布梯度大于A型 ;C型分布与A型相反 ,分布梯度一般为负     

浅谈二级抽水泵站中自压引流技术的应用

二级抽水泵站压力管道自压引流技术用于长距离抽水,压力管道较长,且一级泵站位置较高的二级抽水泵站。选择合适的地理位置把一级泵站的调节水池建设在较高的位置,同时沿输水管道方向选择远距距离外较低的位置建设二级泵站调节水池,通过长距离自压引水管道将水输送到二级泵站的调节水池中,再建设二级泵站提水到高位水池。通过该技术将二级泵站间长距离的压力管道变为自流管道,可以用价格较低的塑料管道替换昂贵的压力钢管,较大节约工程投资。因塑料管材可采用较大管径,管道沿程水头损失小,减少水头损失,可以明显降低二级泵站的扬程,减少长期运行费用。     

管道局部减阻装置减阻性能数值研究

针对一突缩管道,在管径变化处加入环状机翼,利用机翼对管道连接处压力分布产生的有利干扰来减阻。采用数值模拟的方法,对该局部减阻装置的阻力性能进行研究,结果表明该减阻装置能达到10%～15%的减阻效果,并且管路流速越大减阻效果越明显,对于船舶管系的设计和优化具有一定的指导意义。     

某船燃油辅助驳运系统改进与自控设计

针对某船燃油辅助驳运系统终端设备附属油柜容量小、驳运油泵需手动频繁起停、过驳油存在串油与跑油风险等问题,分析该燃油驳运系统泵浦扬程及流量,以及管路沿程阻力、溢流管沿程阻力等特性,提出系统改进方案与自动控制设计。     

管道内壁粗糙度对沿程阻力影响的FLUENT数值模拟分析

针对在海底管道的设计阶段准确获取沿程阻力的问题,采用FLUENT软件运用数值模拟的方法,分析粘性流体在管道中的摩阻损失与管道内壁粗糙度的关系,将计算结果与理论结果进行对比。结果显示,除流态从水力光滑区到混合摩擦区间有一个过渡阶段存在误差外,其余都吻合良好,证实输油管道的内壁粗糙度只在混合摩擦区对摩阻有较大影响,改善管壁面粗糙度可以减小阻力。若流态处于水力光滑区到混合摩擦区之间,计算摩阻系数仅靠经验公式是不合适的,应考虑采用数值模拟计算的方法。     

岩石水力输送的管阻特性和阻力模型修正

岩石破碎后在排泥管线内的运动状态、管阻特性与其他土质有较大区别,岩石输送的阻力损失机理复杂,因而针对岩石输送,目前在疏浚领域内缺乏通用性的计算模型。对固体颗粒运动状态及阻力损失特性、阻力模型基本理论进行论述,对Durand经典阻力模型的特点和适用性进行分析,并基于“天鲲号”在大连大窑湾和俄罗斯某岩石疏浚工程中的输送数据,对Durand模型进行修正计算,得出杜兰德系数KD的修正值。结果表明,管阻计算精度得到较大提高,使得模型的适用范围扩展至粒径100 mm以内的岩石土质。