梭锥管与普通装置内水沙两相流场特性数值模拟

摘要

采用层流方程和简化的多相流Mixture模型,针对结构尺寸相同的普通装置和梭锥管进行了浑水质量浓度为5 kg/m3的泥沙静水沉降的数值模拟,并将计算结果与PIV测量结果进行对比,计算结果与实测结果吻合较好.详细分析了两装置内速度场、浓度场的特点及区别.结果表明,在梭锥管内,泥沙通道中心断面上泥沙的速度是普通装置内的5～6倍;在相邻锥圈间形成了沿锥圈上表面向下和沿锥圈下表面向上的环流.在普通装置内,泥沙始终沿重力方向竖直向下沉降,泥沙浓度分布比较均匀,速度较小.与普通装置相比,泥沙在梭锥管中沉降的速度较快,且特有的结构—锥圈,改变了泥沙的沉降方向,缩短了沉降距离,增加了沉降面积,使梭锥管内的水沙分离效果更明显.因此,为了提高梭锥管内水沙分离的效率,可以适当增加梭锥管内的锥圈数量以增强其水沙分离性能.