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体型参数对旋流排沙渠道水沙特性的影响

水利水电科技进展 2024年第3期44卷 64-72页

作者：南军虎代江龙李伟汪超群马康宁兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050

为明确关键体型参数对渠道和排沙洞内水沙特性的影响,在模型试验研究的基础上开展了旋流排沙渠道的水沙两相流数值模拟。结果表明:起旋室高度对截沙率影响较为显著,最大相差5.41%;排沙洞直径、倾角和起旋室出口宽度对分流比影响显著,最... 详细信息

为明确关键体型参数对渠道和排沙洞内水沙特性的影响,在模型试验研究的基础上开展了旋流排沙渠道的水沙两相流数值模拟。结果表明:起旋室高度对截沙率影响较为显著,最大相差5.41%;排沙洞直径、倾角和起旋室出口宽度对分流比影响显著,最大相差8.13%,增大倾角后改善了原排沙洞封闭端因壁面条件影响而产生的泥沙淤积;起旋室出口宽度对渠道内水沙特性基本无影响;不同体型下旋流排沙渠道均可高效、持续排沙,截沙率均大于90%,经过起旋室后,高含沙水流从排沙洞流出,下游渠道含沙量急剧减小。

关键词：旋流排沙渠道体型参数水沙特性截沙率数值模拟

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体型参数对旋流排沙渠道内水沙特性影响研究

水利水电科技进展 2024年

作者：南军虎代江龙李伟汪超群马康宁兰州理工大学能源与动力工程学院

旋流排沙渠道是基于旋转水流强挟带能力特点而提出的一种渠道排沙新技术，为明确关键体型参数对渠道和排沙洞内水沙特性的影响，在试验研究的基础上开展了旋流排沙渠道的水沙两相流数值模拟。结果表明：起旋室高度h对截沙率影响较为显... 详细信息

旋流排沙渠道是基于旋转水流强挟带能力特点而提出的一种渠道排沙新技术，为明确关键体型参数对渠道和排沙洞内水沙特性的影响，在试验研究的基础上开展了旋流排沙渠道的水沙两相流数值模拟。结果表明：起旋室高度h对截沙率影响较为显著，最大相差5.42%；排沙洞直径D、倾角α及起旋室出口宽度bout则对分流比影响显著，最大相差8.12%，布设倾角之后进一步改善了原排沙洞封闭端因壁面条件影响而产生的泥沙淤积；起旋室出口宽度bin则对渠道内水沙特性基本无影响；在各体型下旋流排沙渠道均可高效、持续排沙，其截沙率均大于90%，经过起旋室后，高含沙水流从排沙洞流出，下游渠道内泥沙含量急剧减小。本成果可为旋流排沙渠道在工程中的应用和水沙特性的研究提供参考。

关键词：旋流排沙渠道数值模拟结构参数水沙特性截沙率

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连续冲洗式沉沙池截沙率试验研究

水利水电科技进展 2008年第1期28卷 16-19页

作者：宗全利刘焕芳吴均石河子大学水利建筑工程学院新疆石河子832003

对连续冲洗式沉沙池截沙率进行分析研究,并在一维流超饱和输沙法基础上,得出连续冲洗式沉沙池池段分组截沙率、工作段分组截沙率、大于某粒径级截沙率以及总截沙率的近似计算方法。为验证该方法的实用性,对连续冲洗式沉沙池的截沙率进... 详细信息

对连续冲洗式沉沙池截沙率进行分析研究,并在一维流超饱和输沙法基础上,得出连续冲洗式沉沙池池段分组截沙率、工作段分组截沙率、大于某粒径级截沙率以及总截沙率的近似计算方法。为验证该方法的实用性,对连续冲洗式沉沙池的截沙率进行模型试验,试验结果表明:采用近似处理的截沙率计算公式,其计算结果与实测结果吻合较好,在符合计算精度的前提下,可以用于实际工程计算。

关键词：连续冲洗式沉沙池截沙率恢复饱和系数

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排沙漏斗截沙率计算

水利水电科技进展 2007年第4期27卷 50-54页

作者：李琳牧振伟周新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052

排沙漏斗是经过15年系列模型试验及原型观测研究成功的排沙设施,该设施工程设计时的截沙率一般通过试验测得。文章根据多年原型工程的运行经验,分析了影响排沙漏斗截沙率高低的主要因素,通过量纲分析给出了各因素与截沙率之间的函数关系... 详细信息

排沙漏斗是经过15年系列模型试验及原型观测研究成功的排沙设施,该设施工程设计时的截沙率一般通过试验测得。文章根据多年原型工程的运行经验,分析了影响排沙漏斗截沙率高低的主要因素,通过量纲分析给出了各因素与截沙率之间的函数关系,结合室内系列模型试验,运用数值分析的方法推导出排沙漏斗截沙率的计算公式,并利用实际工程的原型观测资料对所推导的公式进行对比验证。结果表明,该公式的计算误差不超过±5%,可供今后排沙漏斗工程设计计算参考。

关键词：排沙漏斗截沙率量纲分析模型试验数值分析

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定期冲洗式沉沙池截沙率应用研究

中国农村水利水电 2013年第3期 107-109页

作者：洪振国云南省水利水电勘测设计研究院昆明650021

沉沙池截沙率计算是针对定期冲洗式沉沙池,而定期冲洗式沉沙池的工作原理是沉沙与冲洗交替运行连续供水,即当沉沙池中某池室淤到一定程度后,出池含沙量及某粒径超过泥沙沉降设计标准时,及时进行冲洗,以恢复沉沙容积,同时将已冲洗后恢复... 详细信息

沉沙池截沙率计算是针对定期冲洗式沉沙池,而定期冲洗式沉沙池的工作原理是沉沙与冲洗交替运行连续供水,即当沉沙池中某池室淤到一定程度后,出池含沙量及某粒径超过泥沙沉降设计标准时,及时进行冲洗,以恢复沉沙容积,同时将已冲洗后恢复沉沙容积投入运行。因此,排沙廊道和沉沙池内的流量属于沿程不变量流,这样在计算沉沙池截沙率时,就可以使用定期冲洗式沉沙池的计算公式,并对定期冲洗式沉沙池截沙率计算进行分析及应用,得出了定期冲洗式沉沙池截沙率的计算方法可行性,对以后沉沙池设计有一定的参考价值。

关键词：沉沙池泥沙截沙率

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一种新型旋流排沙渠道的试验研究和数值模拟

工程科学与技术 2022年第6期54卷 116-123页

作者：南军虎高欢汪超群马康宁罗涵刘一安李伟兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048

引水时泥沙含量过高会导致一系列工程问题,为解决多泥沙河流引水时的水沙分离问题,常在渠首处设置排沙设施。旋流排沙渠道作为一种渠道排沙新技术,其综合性能和排沙效果是其推广应用的关键所在。本文采用试验研究和数值模拟相结合的方法... 详细信息

引水时泥沙含量过高会导致一系列工程问题,为解决多泥沙河流引水时的水沙分离问题,常在渠首处设置排沙设施。旋流排沙渠道作为一种渠道排沙新技术,其综合性能和排沙效果是其推广应用的关键所在。本文采用试验研究和数值模拟相结合的方法,对旋流排沙渠道内水流的水力特性和排沙特性进行了分析。首先,采用物理模型进行试验,获得相应的水力参数和截沙率;其次,通过试验所得参数验证数值模拟的准确性,其中流速、水面线等参数数值模拟结果与试验值一致,数值模拟能够反映旋流排沙渠道内水流的运动状态;最后,结合模型试验和数值模拟对旋流排沙渠道的水力特性和排沙特性进行综合分析。结果表明:起旋室流态随渠道来流量的增加呈自由流、临界流及淹没流的流态演变序列;在淹没流流态下,排沙洞内能形成有利于泥沙悬浮卷扬的旋转水流,且对引水渠道内的流态影响很小;随着上游渠道水深增加,排沙洞的分流比呈非线性规律减小,在上游渠道内相对水深为0.97时,排沙洞的分流比仅为6.07%;上游渠道内相对水深为0.21时,排沙洞内最大流速较渠道平均流速增大了175%,对粒径为0.075~3.000 mm泥沙的截沙率达93.7%。综上所述,旋流排沙渠道是一种高排沙率、低耗水量的渠道排沙技术,成果有利于丰富引水工程中的水沙分离技术,为解决渠道泥沙淤积问题提供了新思路。

关键词：旋流排沙渠道流态分流比截沙率

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旋流排沙渠道排沙特性试验

农业工程学报 2022年第14期38卷 127-135页

作者：南军虎汪超群李伟高欢陈垚代江龙陶然马康宁兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050

旋流排沙渠道是基于旋转水流的特点提出的一种水沙分离新技术,为明确不同来流条件对旋流排沙渠道排沙特性的影响,该研究通过物理模型试验探究了来流流量、来流流速、泥沙级配及下游渠道水力条件下旋流排沙渠道的排沙、余沙及淤沙特性,... 详细信息

旋流排沙渠道是基于旋转水流的特点提出的一种水沙分离新技术,为明确不同来流条件对旋流排沙渠道排沙特性的影响,该研究通过物理模型试验探究了来流流量、来流流速、泥沙级配及下游渠道水力条件下旋流排沙渠道的排沙、余沙及淤沙特性,分析了其截沙率变化规律。结果表明,当来流条件改变时,旋流排沙渠道的排沙特性发生规律性变化,在来流流量增加或流速增加或来沙中值粒径减小情况下,旋流排沙渠道的排沙量减小,余沙量增加,其中改变来流流量对截沙率的影响最为明显,最大变幅为16.3%。不同水沙条件下0.075~0.315 mm细颗粒泥沙的排沙量及余沙量均存在较大差异,且下游渠道余沙均以该粒径区间的泥沙为主,而粒径>0.315~3.0 mm泥沙的排除效果受水沙条件改变的影响极小。排沙洞内泥沙淤沙量随来流量和泥沙中值粒径的增加而增加,而随流速的增加而减少,但各水沙条件下最大淤沙量仅为来沙量的2.6%。在渠道下游设置挡水板后,旋流排沙渠道的排沙性能得到进一步提升,提高了粒径>0.16~0.315 mm泥沙的排除效果,与不设挡水板相比截沙率增加了4.6个百分点,改善了排沙洞内的泥沙淤积问题。旋流排沙渠道具有良好的泥沙分选效果,能有效排除高含沙水流中的粗颗粒泥沙(在不同水沙条件下最小截沙率为76.9%),从而减少了泥沙对渠道下游设施的影响,因此工程中可通过优化流量、流速、下游水力条件等提升旋流排沙渠道的排沙特性。该研究明确了不同水沙条件下旋流排沙渠道的适用性,成果可为其在工程中的设计和应用提供参考。

关键词：泥沙试验旋流排沙渠道截沙率排沙余沙淤沙

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定期冲洗式沉沙池截沙率应用研究

定期冲洗式沉沙池截沙率应用研究

云南省水利学会第九届三次理事会暨2013年度学术交流会

作者：洪振国云南省水利水电勘测设计研究院

关键词：沉沙池泥沙截沙率

来源： cnki会议评论

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旋流排沙渠道水沙特性数值模拟

旋流排沙渠道水沙特性数值模拟

作者：马康宁兰州理工大学

学位级别：硕士

随着我国工农业的迅速发展以及人民生活质量的日益提高,水资源短缺问题越来越不容忽视。我国水资源总量丰富,但时空间分布不均匀,且人均水资源占有量较低,往往需要修建大规模调水工程进行水资源分配。然而我国部分河流泥沙含量较高,在... 详细信息

随着我国工农业的迅速发展以及人民生活质量的日益提高,水资源短缺问题越来越不容忽视。我国水资源总量丰富,但时空间分布不均匀,且人均水资源占有量较低,往往需要修建大规模调水工程进行水资源分配。然而我国部分河流泥沙含量较高,在引水的过程中不可避免地会携带大量泥沙,从而导致引水渠道过流能力降低、农田耕地沙化、水力机械磨蚀等问题。旋流排沙渠道是基于旋转水流挟带能力强的特点提出的一种新型渠道水沙分离技术,在水力特性方面已经开展过模型试验与数值模拟并使用RBF代理模型及NSGA-II多目标优化算法针对排沙耗水量及典型断面平均流速进行了体型优化。以此优化体型为研究对象,为了明晰其水沙特性,在试验研究的基础上,采用Realizable k-ε湍流模型、VOF法及离散相模型,对旋流排沙渠道内的水沙两相流特性进行了数值模拟,通过与模型试验成果的对比确定了不同粒径泥沙的球度,研究了持续来沙条件下旋流排沙渠道的排沙效果,分析了渠道和排沙洞内泥沙的运动特征及其泥沙含量分布,探究了旋流排沙渠道在不同渠道坡降、流速、水深及泥沙级配下的排沙特性。结果表明:(1)采用与模型试验相同的渠道顶部加沙方案,在50 m/h流量下进行多组数值模拟并对比水沙模型试验结果,确定(0.075～3.000)mm粒径区间泥沙的球度介于0.2～1.0之间时。此时旋流排沙渠道对粒径为(0.075～3.000)mm泥沙的计算截沙率与试验值吻合良好,二者的相对误差仅为3.5%,且误差主要来源于(0.075～0.160)mm的极细颗粒泥沙粒径,因此选取的数学模型能够实现对旋流排沙渠道内水沙特性的精确模拟。(2)采用渠道水流进口的加沙方案,当上游渠道水流进口来流量为50 m/h,来沙总量为60 g/s时,含沙水流经过排沙洞断面后,渠底泥沙含量由45.6 kg/m迅速降低至0.40 kg/m;排沙洞内的旋转水流对泥沙的挟带作用明显,在强离心作用下泥沙主要分布在排沙洞近壁面,最大泥沙含量约为200 kg/m;在持续来沙条件下旋流排沙渠道对粒径为(0.075～3.000)mm泥沙的截沙率为95.98%,仅少量极细泥沙以悬移质形式进入下游渠道,渠道和排沙洞内无大量的泥沙淤积。(3)相同来流来沙条件下,仅改变渠道底坡时,排沙洞截沙率及内部泥沙运动分布特性变化较小;通过增大进口流速或增大进口水深改变流量时,截沙率存在减小趋势,在水流进口流量及持续来沙量相同的情况下,其截沙率相差较小;流量由50 m/h增大至110 m/h,分流比的降低速率远高于截沙率降低速率,整体截沙率仍可达到86%以上;在相同水力条件下改变泥沙级配,截沙率与大粒径泥沙占比呈正相关关系。不同水力条件及泥沙级配下排沙洞内的泥沙均表现为近壁面处高,洞轴线处低的规律。因此旋流排沙渠道对来流条件及来沙级配要求少,其适用范围较为广泛。上述结果表明旋流排沙渠道在不同水力条件及泥沙级配下具有较好的适宜性,是一种结构简单可靠,能够实现高效且连续排沙的水沙分离技术。本成果可为旋流排沙渠道在工程中的应用和水沙特性的研究提供有益参考。

关键词：旋流排沙渠道水沙特性数值模拟离散相模型截沙率