[01148756]绞吸式挖泥船长管线加气助送系统输泥机理与技术研究

绞吸式挖泥船在航道疏浚工程实施过程中存在一些技术问题,影响疏浚作业工作效率和施工成本,其中排泥管输送阻力大、能耗高和输送距离短等是需要解决的主要的技术问题。根据绞吸式挖泥船的排泥问题,在借鉴国外输泥新技术的基础上,武汉理工大学提出了“绞吸式挖泥船加气输送机理及系统参数优化方法研究”课题,针对挖泥船长距离管道输送淤泥中阻力大、排距短、耗能大等技术问题通过试验研究来探索加气输送新技术及其输送机理。 项目研究内容 1、加气喷嘴的结构优化设计 1)针对射流管的计算：得到腔室内的流动情况,分析出口速度的方向和在整个周向上的均匀程度。以喉嘴距,吸入室直径,喉管长度为假想关键结构参数,通过仿真进行验证,并优化结构。 2)针对螺旋加气助送装置流动的计算：根据不同螺距、螺旋通道长度和螺距值三个结构参数来分析螺旋流的形成情况,并得出浆体体积浓度为40%条件下的最优结构参数。 3)综合计算：在以上各种计算的基础上,找出一种合适的组合,以仿真的减阻效果为标准,综合比较、分析两种装置结构参数的加气减阻情况。 4)通过泥浆加气输送试验,评价喷嘴的混合效果。 2、泥浆管道输送模型的建立 1) 研究管道加气减阻的机理,熟悉疏浚泥浆的基本性质和分类,分析泥浆在管道内部的流态,分析气体喷入泥浆后对管道内部流态的影响。 2) 判断不同输送参数下管道内部泥浆的流型,主要分为分层流、定床段塞流、动床段塞流及均匀段塞流四种流型。 3) 根据不同流型分析其管道输送数学模型,将不同的气体流量、泥浆流量、泥浆密度、泥浆体积浓度和管道直径等参数代入理论模型进行计算,得出管道内部的压力分布数据,利用压力梯度的大小评价管道阻力。 4) 绘制各输送条件下的阻力特性图,比较不同输送条件下加气对管道阻力的影响,找出该输送条件下的临界加气速度以及临界泥浆流速。 3、加气输送试验台搭建 1) 针对原有试验台结构老化及设计缺陷,搭建了新试验台,主要针对小管径高浓度泥浆输送,实验台结构设计合理,兼容性强。 2)对试验台测试系统作了探索研究,主要针对泥浆瞬时浓度检测采用电容层析成像系统。 4、试验数据对比分析 1)分析试验得出的管道沿程压力点数据、沿程压力梯度数据 2)根据实验条件判断的流态,将试验结果与三相段塞流动模型计算结果进行对比及误差分析