Effect of inlet velocity on the hydraulic and filtering performance of a Y-type screen filter

Uneven sediment distribution affected by inlet velocity, particle size distribution and flow field characteristics leads to local clogging in a Y-type screen filter. This study revealed the detailed flow field characteristics and distribution of sediments on the screen via computational fluid dynamics combined with the discrete element method (CFD-DEM) simulations and experimental tests. The results showed that the distribution of the flow rate on the filter screen was extremely uneven, with the maximum flow rate being 11.72 times greater than the minimum rate. The flow rate was distributed symmetrically on the two sides along the outlet centreline, as shown by the unfolded drawing of the filter core. Numerical simulation and experimental tests using sandy water showed that the number and average particle diameter on the screen decreased, and the number and average particle diameter in the plug increased, with increasing inlet velocity. The sediments on the screen were distributed intensively, and the plugging extent coefficient and the anti-clogging performance improved. However, this process was more likely to cause local clogging and worsen the filtration performance. Therefore, low-speed filtering should be applied if the filtering effect is needed, and high-speed filtering should be applied if the filtering efficiency is favourable but the flushing frequency increases. La distribution inegale des sediments, influencee par la vitesse d'entree, la distribution granulometrique et les caracteristiques du champ d'ecoulement, entraine un colmatage local dans un filtre a tamis de type y. Cette etude a revele les caracteristiques detaillees du champ d'ecoulement et la distribution des sediments sur le tamis au moyen de la dynamique des fluides computationnelle combinee a la methode des elements discrets (CFD-DEM) simulations et essais experimentaux. Les resultats ont montre que la repartition du debit sur le filtre a tamis etait extremement inegale, le debit maximum etant 11.72 fois superieur au debit minimum. Le debit a ete reparti symetriquement sur les deux cotes le long de la ligne centrale de sortie, comme le montre le dessin deplie du noyau du filtre. Des simulations numeriques et des essais experimentaux avec de l'eau sableuse ont montre que le nombre et le diametre moyen des particules sur le tamis diminuaient, et que le nombre et le diametre moyen des particules dans le bouchon augmentaient avec l'augmentation de la vitesse d'entree. Les sediments sur le tamis ont ete distribues de facon intensive, et le coefficient d'etendue du colmatage et le rendement anti-colmatage se sont ameliores. Cependant, ce processus etait plus susceptible d'entrainer un colmatage local et d'aggraver les performances de filtration. Par consequent, un filtrage a basse vitesse devrait etre applique si l'effet de filtrage est necessaire, un filtrage a haute vitesse devrait etre applique si l'efficacite de filtrage est favorable mais la frequence de rincage augmente.