沿程汇流多孔流体分布管水力特性试验研究.pdfVIP

摘要 目的：多孔流体分布管是一种用来汇集和分配流体的装置，被广泛应用在各行各业。沿程汇流 多孔流体分布管水力特性与管长、管径、开孔间距、开孔直径以及作用水头等因素有关。因为汇流 管道存在一作用水头，所以多孔出流的结果不能简单的添加负号用于汇流中。如何分析各种因素对 多孔流体分布管水力特性的影响，运用理论知识对室内试验现象进行解释说明并给出定量表达式， 为工程设计、运行以及监管提供依据，同时促进变质量流动理论的发展是必要的。 方法：本论文通过室内试验的方法，监测了不同结构尺寸的多孔流体分布管在不同作用水头条 件下的压力数据、流速数据、流量数据等，分析了不同因素对多孔流体分布管汇流量及压力分布的 影响；利用数值模拟技术监测了管内流速分布情况，分析了流速分布规律；通过流体力学基本原理， 动量方程、能量方程等数理知识建立了沿程汇流多孔流体分布管汇流量及压力分布的数学模型。 结果：（1）在开孔数目一定的情况下，开孔排数对多孔流体分布管汇流量几乎不产生影响，多 孔流体分布管汇流量随着管长的增加而增加，随着作用水头的增加线性增加，饱和流情况下，汇流 量随着管径的增大而增大，随着开孔间距的增大而减小，当管长小于 4 m 时，汇流量随着管长的增 加而增加，当管长大于 4 m 时，汇流量不再增加，达到极限值。 （2 ）沿程汇流多孔流体分布管压力沿程下降，且下降速度越来越快，特别是管道后 1/3 段压力 迅速下降。多孔流体分布管的压力随作用水头的增大而增大，基本呈线性关系；开孔间距越大压力 越小，沿程压降越小。流速分布指数与开孔数量呈一次函数关系，并得到了流速分布的函数表达式。 （3 ）当来流流量和反滤层厚度一定时，多孔流体分布管汇流量随着作用水头的增加而增加；当 来流流量和作用水头一定是，原址砂石料渗透系数小于人工反滤层最小渗透系数时，多孔流体分布 管汇流量随着原址砂石料厚度的增加而减少，且趋势越来越缓。多孔流体分布管汇流量随着系统总 的渗透系数的增大而增大，当分界面两侧的渗透系数相差较大时，多孔流体分布管的汇流量减小。 结论：通过文中所建立的沿程汇流多孔流体分布管汇流量计算公式及压力分布计算公式得到的 计算值与实测值较为接近，最大误差小于 10%，计算公式可以用实际工程当中。 关键词：多孔流体分布管；汇流量；压力分布；流动机理 I Abstract Object: perforated pipe is a device which is used to collect and distribute fluid, and widely used in various industries. The hydraulic characteristics of the perforated pipe along the confluence are related to factors such as pipe length, pipe diameter, opening spacing, opening diameter and water depth. Because there is a functioning water head above the confluence pipe, the result of the porous outflow cannot be simply added to the confluence. How to analyze the influence of various factors on the hydraulic characteristics of porous fluid distribution pipes, use theoretical knowledge to explain and test indoor laboratory phenomena and give quantitative expressions, provide a basis for engineering design, operation and supervision, and promote the development of variable mass flow theory necessary.