新型翼片斜板取水頭內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬及分離性能研究.pdf

1、在構(gòu)建低碳經(jīng)濟(jì)、倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，水源熱泵技術(shù)作為一種可靠的具有高效節(jié)能、減碳效果的可再生能源應(yīng)用技術(shù)近年來在我國得到了迅速的發(fā)展。充足的水源和良好的水質(zhì)條件是應(yīng)用水源熱泵技術(shù)的基礎(chǔ)條件，本文以重慶主城區(qū)應(yīng)用地表水源熱泵技術(shù)為背景，從計(jì)算流體力學(xué)角度研究了專門針對(duì)嘉陵江、長江水質(zhì)中含沙量過高而設(shè)計(jì)的新型翼片斜板取水頭的內(nèi)部流場(chǎng)及其對(duì)沙粒的分離性能，并探討了不同入口水流速度、不同密度差、不同結(jié)構(gòu)參數(shù)條件下翼片斜板取水頭對(duì)固體顆粒的

2、去除效果的優(yōu)劣。
　　 本研究通過對(duì)固液兩相流理論的研究與計(jì)算流體力學(xué)基本控制方程的分析，確立了采用湍流雷諾模型以及離散相模型對(duì)翼片斜板取水頭中固液兩相流進(jìn)行數(shù)值模擬的計(jì)算方案，并以設(shè)計(jì)的中試裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)為基礎(chǔ)對(duì)翼片斜板取水頭的分離性能以及內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過計(jì)算單一粒徑顆粒在翼片斜板取水頭內(nèi)的分離效率，得到了該新型翼片斜板取水頭的分離效率圖，結(jié)果表明該翼片斜板取水頭對(duì)10微米級(jí)以上粒徑的顆粒去除率可達(dá)40％以上；通過

3、計(jì)算得到的流場(chǎng)結(jié)果顯示，有壓流條件下的翼片斜板取水頭內(nèi)部流場(chǎng)呈明顯的平行流動(dòng)和環(huán)形流動(dòng)兩個(gè)區(qū)域，并且環(huán)形流動(dòng)的翼片格子區(qū)域內(nèi)的水流速度相比于平行流動(dòng)的主流區(qū)要小很多，這一特殊的流場(chǎng)特性對(duì)于進(jìn)入翼片格內(nèi)的沙粒等固體顆粒物的去除非常有利；通過對(duì)比不同入口水流速度、固液兩相間不同密度差條件下該新型取水頭對(duì)固體顆粒的去除效率發(fā)現(xiàn)，水流速度和兩相密度差這兩大因素對(duì)取水頭的去除效率都有較大影響。論文從取水頭對(duì)固體顆粒的去除規(guī)律與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)

4、證，結(jié)果表明數(shù)值計(jì)算所得到的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合，從而證明了我們所建立的計(jì)算模型和選擇數(shù)值計(jì)算方案的正確性。采用已被證實(shí)為正確的計(jì)算模型和數(shù)值計(jì)算方案就翼片斜板結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)（翼片格數(shù)N、翼片寬度B、斜板寬度h和斜板傾角θ）對(duì)固體顆粒的分離性能的影響作了研究，并就各參數(shù)對(duì)分離性能的影響作了定性分析，得出了使取水頭出水所含顆粒最少時(shí)的結(jié)構(gòu)參數(shù)值。論文中研究有壓流條件下翼片斜板結(jié)構(gòu)的取水頭的內(nèi)部流場(chǎng)和固液兩相流中固體顆粒的分離效率所確