凸台类型对离散型流道叠片过滤器水头损失的影响

来源：水资源与水工程学报杂志2024年第2期北京时间：

作者：金嫣婧，刘宁宁，张金珠，王振华，张继红，李淼，李云霞

单位：1.石河子大学水利建筑工程学院,2.现代节水灌溉兵团重点实验室,3.农业农村部西北绿洲节水农业重点实验室,4.新疆农垦科学院农田水利与土壤肥料研究所

摘要：离散型流道叠片过滤器是一种水头损失相对较小的新型叠片过滤器，其叠片表面均匀分布的凸台结构是影响叠片过滤器水头损失的主要因素之一。为探明凸台类型对内部流场的影响并进一步降低离散型流道叠片过滤器的水头损失，通过物理试验与数值仿真，对比分析了初始的右三角形和优化新增的菱形、椭圆形、上三角形、下三角形等共5种凸台类型的离散型流道叠片过滤器的水头损失及流场分布特征。结果表明：将离散型流道叠片过滤器凸台类型设置为下三角形有利于减小水流主流区与凸台边壁的接触长度和凸台间湍动能强度，降低离散型流道叠片过滤器的水头损失；与初始右三角形凸台相比，4种优化的凸台与主流区接触长度的降幅为9.61%~36.73%，最大湍动能的降幅为25.87%~49.96%，其中下三角形凸台降幅分别为29.99%和49.96%；根据模拟计算可得右三角形凸台流道间水头损失系数最大，下三角形凸台流道间水头损失系数最小，其能量转换效率最高；清水条件下，下三角形凸台离散型流道叠片过滤器水头损失相比初始离散型流道叠片过滤器降低了14.89%~21.93%。研究结果可为离散型流道叠片过滤器的结构优化提供参考。

关键词：叠片过滤器,离散型流道结构,凸台类型,水力性能,数值分析

基金资助：兵团重大科技项目（2021AA003）； 国家重点研发计划课题（2022YFD1900405）； 兵团农业GG项目（2023AA305）