流体速度与微气泡对水冲刷水平管道影响
流体动力学
2025-07-16 v1 计算物理
摘要
水冲刷以清除粒子沉积对于安全连续输送许多工业性浆液至管道中至为重要。有效的冲刷策略可能减少用水量以及与用水相关的成本，有助于可持续性。本研究提出了耦合粒子流动动力学理论的计算流体动力学(CFD)模型，用于冲刷过程。经与 128 公里长度、直径为 0.575 米的煤炭浆液管道收集的现场数据验证，CFD 模型在出口固体浓度随时间预测方面的平均误差小于 15%。进行参数研究评估了水流速度(1.88-5.88 m/s)、气泡直径(50 微米、150 微米和 1000 微米)和气泡体积分数(0.05-0.2)对冲刷性能(包括管道清洁度、清洁效率和用水量)的影响。获得的结果表明，更高的水流速度更为可取，水流速度从 1.88 m/s 提升至 5.88 m/s 可将用水量降低 28%。大气泡可能阻碍冲刷过程并增加用水量 23%。显著的是，小气泡有助于冲刷过程，可将用水量降低 35%。这些效应归因于在存在微气泡时管道内的湍流特性。
引用
@article{arxiv.2507.11444,
title = {Impacts of flow velocity and microbubbles on water flushing in a horizontal pipeline},
author = {Mohammadhossein Golchin and Siyu Chen and Shubham Sharma and Yuqing Feng and George Shou and Petr Nikrityuk and Somasekhara Goud Sontti and Xuehua Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.11444},
year = {2025}
}
备注
48 pages, 13 figueres