管道加气助送模型与原型相似性及试验台设计

汤 勃，孔建益，饶润生

（1武汉科技大学机械自动化学院，湖北 武汉430081；2武汉理工大学能源与动力工程学院，湖北 武汉430063）

目前绞吸式挖泥船疏浚作业时泥浆的排放是以泥沙和水形成固－液两相流的方式进行的，这种方式排距短、能耗高、效率低.为延长排距常采用中间接力泵站，但此法投资大.采用气体助送泥技术，即以一定的方式向排泥管加入一定的气体，在排泥管中形成气－固－液三相流，可以达到延长排距、提高效率、环保节能的目的.

为研究加气助送泥管道输送技术，弄清管道流量、泥浆浓度、加气压力及加气量等参数对减阻助送效果的影响，加上对实物进行试验会有很大经济上等方面的困难，所以进行模型试验研究方法.在此基础上，将试验结论转换到原型，这就需要相似理论来指导［1］.为此，应对模型（实验台）与原型（挖泥船排泥管）的相似关系进行分析，以此作为设计实验台的依据.

1 试验台与实船的相似关系分析

1.1 试验台相似准数的推导

泥浆在管道中的流动状态可近似为粘性不可压缩流体的非定常等温流动，由微分方程式经过相似转换获得相似准数，也可从控制物理现象的作用力的一般表达式出发，求出各种力的比尺关系式，然后根据各种作用力之比必须相等的动力相似准则，求出相关的比尺关系式.三相流管道浆体运动的作用力可以认为是：重力、惯性力、粘滞力和紊动阻力，它们的一般表达式及相应的比尺关系式为［2］：