倾斜角斜率表格(最佳鳃片倾斜角下分离鳃内部流场的数值模拟)
中国是世界上河流泥沙问题最严重的国家之一。根据观测资料，我国西北和华北大部分河流具有含沙量高、泥沙颗粒细的特点，因此很难进入水沙分离，目前采用沉淀池和滤池处理浑水，但沉淀池的水沙分离期长，投资大，滤池过滤的水往往不符合规范要求[1-2]。因此，研究一种新型的水沙分离器件势在必行。分离鳃具有结构简单、水沙分离，速度快、工程造价低、操作管理方便的特点。这对解决对分散地区农牧民的生活用水问题具有积极意义。同时，分离鳃，作为灌区泥沙预处理设施，可以为灌区滴灌和喷灌提供优质水源，促进节水灌溉技术在沙河流量
1静水沉降的分离鳃结构和工作原理从分离鳃的结构图(图1)可以看出，该装置由鳃片和鳃管组成，从分离鳃的最上端到最下端有1-5个鳃片。静水沉降时，分离鳃的上端是开放的，下端是封闭的。当流动的水沉淀时，在沉淀池中设置多个分离鳃。此时，分离鳃的上端和下端对清水的上升和沉积物的排放是开放的。分离鳃采用的特征尺寸为：长a=10厘米，宽b=5厘米，高c=40厘米，鳃间距d=5厘米，清水流上升通道宽度e=1厘米，泥沙流下降通道宽度f=1厘米。鳃片与鳃管长度侧壁形成的倾斜角和鳃片与鳃管宽度侧壁形成的倾斜角的值见表1。
图2显示了分离鳃在静水条件下的工作原理。当浑水注入分离鳃，时，泥沙颗粒首先在重力作用下自由沉降，在鳃片上，表面沉降后，被收集成泥沙流，沿鳃片上表面的高端流向低端。清水流沿鳃片的下表面从低端流向高端， 因此，鳃片上表面的沉积物流和鳃片下表面的清水流在鳃片之间形成逆时针横向密度流，如图2中带箭头的虚线所示； 当每个鳃片下端的泥沙流下滑至泥沙通道时，它一起垂直向下运动，而每个鳃片上端的清水流在运动至清水通道时，一起垂直向上运动，从而形成沿分离鳃，侧壁的顺时针垂直密度流见图2中的实线箭头，从而达到水沙分离2数值模拟sch的目的
2.1数值模拟的均匀实验设计利用Fluent软件中的欧拉模型模拟了不同倾角下分离鳃水沙两相流的流场。欧拉模型的方程见文献[9]。分离鳃，有两个边界条件，它们的设置如参考文献[8]所示。初始条件如下：定义水为主相，密度w=998.2kg/m3；沉积物颗粒被定义为第二阶段。假设沉积物颗粒为球形，平均粒径为0.015毫米(物理模型试验中使用的中值粒径)，密度s=2 650千克/立方米。考虑到重力。在初始化期间，假设分离鳃的水和沉积物混合均匀，并且沉积物浓度为S=60千克/米
均匀设计能以较少的试验次数安排多因素、多水平的析因试验，是均匀性度量下的最佳析因试验设计方法。它可以使测试点充分均匀地分散在测试范围内，不仅可以大大减少测试次数，而且可以得到反映测试系统主要特性的测试结果。均匀设计也是计算机模拟试验设计的重要方法之一，这样可以用较少的试验次数获得满意的结果[10]。对分离鳃的水沙分离效应受鳃倾角和鳃倾角的影响很大。根据这两个影响因素的特点，每个因素的对值应取6个等级，详见表1。2.2评估指标鳃片上表面的沉积物速度代表沉积物从浑水中分离的速度。速度越大，泥沙从浑水中分离的速度越快，水沙分离效应越好。相反，速度越小，水沙分离效应越差。各鳃片上表面的泥沙速度相差不大[6]，因此鳃片3上的泥沙速度可作为分离鳃水沙分离效应的评价指标。数值计算前，在Fluent软件中设定鳃片3上表面的泥沙速度与时间的关系，得到不同时间的泥沙速度。
2.3数值计算结果为2因素6水平，因此可选择U*6(64)均匀设计表进行数值模拟的均匀试验。每个统一设计表都附有一个使用表。从U*6(64)的使用表(表2)可知，当有两个因素时，应选择两列1和3来安排试验，均匀度的偏差D=0.187 5，这意味着均匀度和分散度较好。均匀试验的数值计算方案和结果见表3，其中v代表时间t=110 s时鳃片3上表面的沉积速度。
3 PPR分析PPR是一种处理和分析非正态非线性总体高维数数据的方法。它不需要任何人为的假设，分割或对测试数据的变量处理。它是统计学、应用数学和计算机技术交叉的前沿领域。它已经成功地应用于许多学科和相关部门，并越来越受到人们的重视[11-14]。该方法具有以下三个特点：(1)能有效克服“维数灾难”；(2)客观、全面地挖掘各种非正态非线性数据规律，并用数值函数记忆；(3)模型稳定。
设y为因变量，x为p的维自变量。PPR模型如下：(1)=E(y|x)=y MUi=1ifi(Tix)(1)
其中MU是数值函数的最佳数目；i是ith数值函数的相应权重；Fi是一个数字函数；Ti是I方向的投影值，其中Ti=1，i=1，2，…，；Ti=(i1，i2，…，ip).利用PPR方法，综合考虑了倾角和倾角两个影响因素。PPR对对表2中的6组数值计算结果进行了分析。PPR算法和运算程序见文献[15]。反映投影灵敏度指数的平滑系数为0.90，投影数值函数个数的初始值为M=3，投影数值函数的最终个数为MU=2。模型参数为：n(所需数据大于9)，p，q，m，=6， 2，2，1，3，2。PPR的模拟结果为：1=1.0013，T1=(0.2773，0.9608)；2=0.0290，T2=(-0.9742，-0.2254)。不同倾角下刺片3上表面的拟合值、计算值和绝对对误差见表4。从表4可以看出，数值模拟的计算值与拟合值吻合较好，泥沙速度的绝对对误差 0.52厘米/秒，相位对误差约为3%；然而，当鳃倾角=15和=35时，相位对误差为24.30%，当鳃倾角=55和=15时，相位对误差为36.67%，这是由网格的数量和质量造成的。然而，在一定程度上，PPR模型能够反映倾角和对对和分离鳃水沙分离效应的影响
4单因素分析可以用来模拟各种类型的PPR模型的沉积速度在鳃片3。每个因子根据其幅度分为11个级别，一次改变一个因子，其他因子保持在中间级别，即和的倾角分为以下11个级别：15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65和65。我们可以知道单因素倾角(或倾角)对鳃片上，对，表层沉积速度的影响，并利用PPR模拟后的数据得出各因素对对，最大沉积速度的影响，如图3所示。从图3中，我们可以直观地看到两个因素对对：泥沙流速的影响顺序，-倾角大于-倾角(因为-倾角曲线的斜率大于-倾角曲线的斜率)，这与PPR分析的因素贡献权重一致，即-倾角的贡献权重为1.000 00，-倾角的贡献权重为0.260 43。从图3中还可以看出，当为55 ~ 60时，对的泥沙运动速度影响最大，当=60时，泥沙运动速度达到峰值，即分离鳃的水沙分离效应在此角度下最好。当倾角为15 ~ 25时，泥沙的最大流速随倾角的增加而增加很小，为V1厘米/秒；当倾角为25 ~ 60时，泥沙流速随倾角的增大而迅速增大。然而，当角在60和65之间时，可以发现沉积速度几乎没有差别。具有倾角的对分离鳃的水沙分离效应包括两个方面。一方面，如果倾角过小，泥沙的滑动力不能克服水流的阻力和摩擦力，不利于泥沙的滑动，泥沙流速小；另一方面，当倾角过大时，会缩短鳃片上泥沙颗粒的聚集时间，加快泥沙沉降，但同时，随着倾角的增大，鳃片长度也会增大，泥沙颗粒与清水的滑动距离也会相应增大。此时，有效鳃片的数量也将减少，相应的沉积面积也将减少。对的水沙分离过程起到了负面作用，因此存在一个合理的-倾斜角。因此，单因素分析也为因素的进一步全局优化模拟提供了参考信息。
黑曼巴 