抵达拦截网的来流流体受到拦截网的节流作用,为了保持连续性,流体净流量只能通过拦截网上部区域继续流动,且由于流通面积变小导致在拦截网上部空间形成高速流体区域,拦截网的阻挡也使得在拦截网后端存在较大流体回流区域,致使高速流体区域维持范围较广,在拦截网下游较远位置,流体速度逐渐降低,部分流体会重新抵达靠近地面流体区域。由拦截网前端速度矢量图可以看出,拦截网前端速度回流区域相对较小,同时拦截网下游流体低速回流区域相对较大,绝大多数流体沿拦截网高度方向攀升,越过拦截网,通过拦截网上部流动空间继续流动,小部分流体在拦截网前端形成漩涡流动。
从碎片携带和传输的观点看,拦截网的节流作用会在拦截网上部空间形成高速流体区域,广一水泵厂将有助于能够悬浮于拦截网高度上的碎片继续迁移,并被传输到距离拦截网较远的下游流体区域;而在拦截网下游回流区域,所形成的低速区和回流区将有助于使下游碎片再次被发生迁移传输到靠近拦截网后端的流体区域,并有助于使碎片在靠近拦截网处发生沉积。
在这种拦截网作用下,虽然一部分流体可在拦截网前端形成低速回流区域,使碎片发生沉积和在拦截网前端的堆积,但从流场计算结果来看,这种低速区域覆盖范围较小,意味着绝大多数流体仍然会越过拦截网而继续流动,这将导致悬浮于流体中的大部分碎片也会随流体一起翻越拦截网,并被传输到拦截网下游区域,此种拦截网对碎片的拦截和沉积能力不强。广一化工泵为更好的限制流体对碎片的携带,减少所携带碎片翻越拦截网的份额,尽可能增大拦截网拦截碎片的能力,使拦截网前端低速回流区域变大,使更多悬浮在来流流体中碎片更容易沉积在上游区域,本文提出一种新型拦截网设计方案,该方案中拦截网剖面图如图1所示,新型拦截网分为两段,竖直段和与竖直段成角度长度为L的限制段,拦截网厚度为T,拦截网的迎流高度为H。这种新型拦截网的设计目的是使拦截网前端形成较大低速回流区域,以便更有效的实现对碎片的拦截和沉积。为了分析比对不同高度和不同设计角度的新型拦截网对流场特性的影响,本节对不同新型拦截网结构条件下的流场特性进行了计算分析。
分析中主要考察了拦截网前端形成的低速回流区域的大小和节流作用引起的流动压降的不同,在对拦截网性能优劣进行判别时,广一水泵厂主要选取拦截网前端低速回流区体积及拦截网造成的流体流动压降作为判断标准。利用CFD计算模拟了相应的流场分析了不同设计高度计设计角度下新型拦截网对碎片的拦截性能及拦截网对流体流动特性影响,并分别就拦截网前端低速回流区域覆盖体积及压降进行计算对比分析。在拦截网作用下,拦截网前端均可以形成低随着角度的变化,限制段对攀升流体的抑制作用不同,设计角度为90°的拦截网,限制段对上升流体抑制作用较大,所形成的低速漩涡流体区域大于其他拦截网设计方案。
拦截网高度变高时,拦截网上部水流空间变小,所带来的流动压降依次变大,同时拦截网前端流体低速回流区域体积也相应增加,并且在迎流高度低于0.5h时,拦截网拦截体积增长较压降增长快,当迎流高度高于0.5h后,高度增加引起流动压降的较快增长,广一水泵厂相应拦截体积增加不明显;同等设计高度下,设计角度分别为90°、120°、135°、150°、180°拦截网前端低速回流区域依次减小,设计角度为180°拦截网一起流体压降最低,且由于设计角度变化带来流体压降变化不大。
同等设计迎流高度下设计角度分别为90°和180°拦截网流体流线图。如图中所示,越过90°拦截网的流体在距离拦截网较短距离△L重新到达靠近地面流体区域,这表明所携带的碎片也会随流体流动较快抵达地面附近,而180°拦截网的流体重新到达地面距离△L相比较长,广一水泵厂不利于碎片的再次沉积,碎片会被携带更远距离,这在实际地坑中,则有可能到达地坑过滤网附近,对过滤网产生较大负担。同时在两种情况下的拦截网后端都会形成漩涡流动,相比较而言,90°拦截网较180°拦截网略小,较小漩涡有助于某些碎片更容易沉积在靠近拦截网后端区域。
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