圆管螺旋流输送物料舱物理试验研究

张羽, 李卓普, 严军, 孙东坡

(华北水利水电大学 水利学院,河南 郑州 450046)

随着科技发展和社会进步,公路、铁路、水路、航空运输这些传统的运输方式在一些地理条件苛刻的情况下,已经不能满足人们的需求。除此之外,运输一些易燃、易爆、有毒等危险物品时,一旦因车祸等因素在人员密集区发生泄露甚至爆炸,造成的人员和财产损失将是巨大的。因此,管道水力输送的优势便显现出来。但传统管道输送物料大多利用物料与水混合成浆体后,通过平直流输送。为了保证输送效率,不得不大幅增加水流流速,还要定期对管道内壁进行清洗,这必然造成水资源浪费、高耗能以及管道内壁的磨损。出于节能、保护水资源、保护管道及水泵的目的,将物料加入物料舱进行螺旋流输送,物料舱不与管道内壁接触,避免了浆体物料冲刷水泵叶片和管道内壁,管道内是清水,工程上可以修建双向管道,保障清水能够循环利用,节约水资源。

针对管道螺旋流的研究,武鹏林、彭龙生[1]提出在管道内设置起旋器能有效地将平直管流扭成螺旋流,但是由于管壁的摩阻作用会导致螺旋流的旋流分量衰减。张羽等[2-3]结合大量的试验数据证实了断面切向流速呈线性分布的理论,并揭示了轴向流速分布的特殊性;随后又通过试验手段分析了管道螺旋流中泥沙的运动特征,发现切向流速的存在有利于管道内泥沙的“旋浮”，管道螺旋流有利于高浓度输沙，这对于螺旋流的研究和高浓度输沙具有重要意义。……