分离鳃静水无粘性颗粒沉降流场特性研究及结构形式优化.PDFVIP

臺灣水利　第 62 卷　第 2 期 Taiwan Water Conservancy 民國 103 年 6 月出版 Vol. 62, No. 2, June 2014 分離鰓靜水無粘性顆粒沉降流場特性 研究及結構形式優化 Study on Flow Field Characteristics of Cohesionless Particles Settling in Gill-piece Separation Device and Structure Optimization * 陳　　鉑 邱　秀　雲 趙　麗　娜 O HEN IU UN IU I A HAO B C X -Y Q L -N Z 長沙理工大學水利工程學院 新疆農業大學水利與土木工程學院 新疆農業大學水利與土木工程學院 博士 摘　　　　　要 採用粒子圖像測速(PIV)技術觀測分離鰓靜水無粘性顆粒沉降時的流場結構，並使用 基於拉格朗日(Lagrange)方法的稀疏離散相模型對此一過程進行數值模擬，計算結果與試 驗結果相近，表明此一模型模擬靜水中顆粒在分離鰓中的運動規律之結果較好。結合物理 試驗和數值模擬結果，得到鰓片之間形成泥沙下沉與清水上升的三維反向差動流是驅使泥 沙快速沉降的主要流動結構之結論。同時使用正交試驗分析了有關分離鰓結構形式的四 個因素：鰓片與寬邊夾角 、鰓片與長邊夾角 、鰓片垂向相對分佈距離d/c、分離鰓長寬 α β 比a/b對分沙效果的影響，並對分離鰓進行了結構形式優化，得到了 o o α = 60 、 = 60 、d/c= β 0.06、a/b=2的優化組合。 關鍵詞 ： 分離鰓，PIV技術，離散相模型，正交試驗法。 ABSTRACT Particle image velocimetry (PIV) technology was used to observe flow field of non-cohesive particle settling in gill-piece separation device (GPSD); and sparse discrete phase model based on the Lagrange method was established to simulate this process. Calculated and experimental results showed that the sparse discrete phase model could simulate particle settling in GPSD. Combining with experiment and numerical simulation results, three dimensional reverse-cross