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        坡比對虹吸管路的穩(wěn)定時問影響試驗(yàn)研究

        2017-05-30 10:48:04張小瑩李琳譚義海吳洋鋒
        人民黃河 2017年10期

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        摘要:通過系列試驗(yàn)觀察了虹吸管道安裝高度為4 m及6 m時坡比及不同水頭差下中行管路傾斜布置的虹吸管內(nèi)的水氣兩相流動穩(wěn)定虹吸時間的長短。通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),虹吸時間與水頭差、安裝高度及坡比均有關(guān)。虹吸時間隨水頭差及安裝高度的增大而增大;在正、逆坡管路中,隨著坡比的增大,管內(nèi)偽空化現(xiàn)象逐漸減弱,穩(wěn)定虹吸時間逐漸增大;坡比不變時,正坡管路虹吸時間均大于逆坡管路,各種工況下平坡管路的虹吸時間最短。

        關(guān)鍵詞:坡比;虹吸管道;虹吸時間;氣液兩相流;試驗(yàn)

        在長距離給水工程中,利用虹吸管路進(jìn)行輸水的工程實(shí)例相對較多,在地形條件允許時,虹吸管路能否穩(wěn)定運(yùn)行是設(shè)計(jì)人員廣泛關(guān)注的重點(diǎn)問題。當(dāng)虹吸管路在大真空度下進(jìn)行輸水時,水中氣核的析出使得管內(nèi)氣泡累計(jì)釋放的數(shù)量增加、體積增大,進(jìn)而導(dǎo)致水流狀態(tài)被破壞,輸水停止。因此,確保虹吸管路的安全運(yùn)行、正常供水是設(shè)計(jì)輸水管路布置方式的關(guān)鍵。近年來,隨著虹吸管道應(yīng)用的增多,相關(guān)研究的內(nèi)容逐漸深入。TAJIMA Naoki等對5種不同密度和尺寸粒子隨管徑為20-30 mm的虹吸管內(nèi)水流運(yùn)動所產(chǎn)生的現(xiàn)象進(jìn)行了描述,提出了一種預(yù)測模型,用于分析排出的沉積物:YAN Tao等在試驗(yàn)基礎(chǔ)上得到了虹吸管路淤積的特征及影響因素,并驗(yàn)證了虹吸管內(nèi)阻力的計(jì)算方法:熊曉亮等通過虹吸試驗(yàn)完成了虹吸排水形成和恢復(fù)方法的研究,通過對不同管徑下虹吸管道的數(shù)值模擬,提出了邊坡、滑坡地區(qū)虹吸排水的最佳管徑。在坎兒井式地下水庫中,長距離、大真空度的虹吸式輸水管道是其重要組成部分,其相關(guān)水力特性與短距離駝峰式虹吸管路不同,但與其相關(guān)的研究報(bào)道甚少。張小瑩等對真空度較大、平坡布置的正虹吸管道進(jìn)行的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),隨著虹吸管道的安裝高度逐漸增大,虹吸管內(nèi)的汽化愈發(fā)嚴(yán)重(特別是在水平管段),且管路流量及壓降均隨安裝高度的增大而逐漸減小。以上僅是對平坡布置的虹吸管路進(jìn)行的研究,然而筆者發(fā)現(xiàn)當(dāng)虹吸管中行管路傾斜布置時,管內(nèi)氣泡或氣囊的分布和運(yùn)動規(guī)律隨坡比的改變而改變,導(dǎo)致虹吸時問也因坡比的改變而改變,而虹吸時問的長短反映了不同坡比下虹吸管路的過流能力穩(wěn)定性。因此,研究穩(wěn)定虹吸時間隨坡比改變的規(guī)律尤為重要。筆者通過系列試驗(yàn),觀測了正坡及逆坡管路坡比不同時虹吸管內(nèi)的水氣兩相流動穩(wěn)定虹吸時間的長短,對不同坡比下管內(nèi)穩(wěn)定虹吸時間的變化進(jìn)行了探討和分析。

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