罗 菲，姜泉泉，郭 华，邱秀云，李 琳

(1.水利部新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐 830000;2.新疆农业大学水利与土木工程学院，新疆乌鲁木齐 830052;3.国电新疆吉林台水电开发有限公司，新疆乌鲁木齐 830001)

0 引言

垂向异重流式混合流体分离鳃净水装置(见图1，文中简称为“装置”)是新疆农业大学水利与土木工程学院水力学教研室课题组成员研制出的一种新型的水沙分离装置［1］.通过室内试验，利用该装置处理含细沙的粘土的浑水，在不添加任何化学药剂的情况下，泥沙沉降速度是泥沙在静态下沉降速度的1.9～3.7倍，与添加化学药剂后泥沙沉降速度相近［2-4］.而用该装置得到的清水对人体健康无害，排出的泥沙也不会对周边环境造成污染，同时也降低了分离清水的投资成本，是一种替代絮凝沉淀池的绿色环保的分离装置.

实际工程中，“装置”是悬挂在沉淀池中［5-7］，这样对一个单体分离鳃来说，就增加了进流口和出流口边界.因此，本文利用RNG k-ε两方程紊流模型和简化的多相流Mixture模型，对有进出流时的“装置”内水沙两相流流场进行数学模拟，将其计算结果与无进出流时的“装置”［8-9］进行对比，分析“装置”的水沙分离机理.

1 数学模型

本文采用混合物(mixture)模型［10］和 RNG k-ε紊流模型［13］.混合物(mixture)模型是一种简化的多相流模型，它假定在短空间尺度上局部平衡，来求解混合相的动量、连续性和能量方程，第二相的体分率以及滑移速度和漂移速度.RNGk-ε紊流模型由Yakhot和 Orszag应用“renormalizationgroup”(重整化群)的数学方……