一种典型的生物砖护岸结构抗冲性能物理模型试验研究

针对护坡工程及中小河流护岸建设中植被护坡抗冲性能问题,建立了深圳市葵涌河生物砖护岸结构的抗冲性能物理模型,基于有压管流最大可产生流速达6m/s,对生物砖结构进行冲刷试验。结果表明,对浸泡12h的生物砖,经3.2~5.8m/s流速冲刷12h后其抗冲性能表现良好,最大冲深为2~6cm;抗冲性能取决于水泥砖、营养土、植被之间的复合结构,其中水泥砖12cm×12cm内孔及4cm厚壁有效控制了向下螺旋流的发展,阻止了土壤冲坑的无限扩大;营养土可提高狗牙根草的植被成活率,提高植被密度;狗牙根草形成的植被覆盖层有助于减小水流对土壤的直接侵蚀。     

苦草对明渠水流运动特征影响的试验

为了解含植被水流运动规律,以柔性植物苦草为对象,在室内水槽中开展了苦草斑块对水流时均运动特征影响的试验,观测分析了不同水流(断面平均流速分别为3、5、10cm/s)和不同植株密度(172、86、43、0株/m2)条件下含苦草水流的流速分布结构。结果表明,植被斑块对水平流速分布有影响,在斑块尾部边缘有涡的产生;由于植被的阻流作用,使得植被斑块内部流速沿程减小,斑块外围流速沿程增大;垂线流速呈S型,可划分为底边界层区、冠层次级最大流速区、冠顶过渡区及冠层上部对数流速分布区。植株密度对冠层次级最大流速区影响最为显著,密度越大,流速削减越迅速,逆转梯度越大;断面平均流速越大,植被对水流的影响越显著。     

植被根系对黄土边坡稳定性及固土效果的影响

为了研究植被根系对黄土边坡稳定性及固土效果的影响,通过室内直剪试验、模型试验及数值模拟方法,研究了植被根系对黄土强度、边坡抗冲刷能力、边坡渗流场的影响。结果表明,植被根系可明显提高黄土抗剪强度,且随着植被根系数量的增多,黄土的最大抗剪强度和残余抗剪强度均有明显增大;坡表种植植被后,黄土边坡表面的抗冲刷能力增强,在相同的水流冲刷条件下,原状黄土的冲刷深度为20cm,种植植被后冲刷深度仅为1.5cm,可见植被根系对黄土具有较好的保持作用,渗流数值模拟发现坡面种植植被后,防渗效果明显提高。     

二维水动力模型在姚江大厍船闸通航影响分析中的应用

为分析引排水工程对船闸通航的影响,以大厍船闸为例,在"姚江西排"工程的背景下,利用MIKE 21软件构建了二维水动力模型,设计了11个引水工况和2个排水工况,计算了各工况下的水动力条件及河道冲淤情况。计算结果表明,各引水工况下,船闸引航道处水流纵向流速均在0.01～0.02m/s,横向流速均小于0.01m/s,且无冲淤发生;排水工况下,船闸引航道处水流纵向流速在0.12m/s以下,横向流速小于0.09m/s,在河道内有局部轻微冲淤;综合评价引排水工程对大厍船闸的通航无明显影响。研究成果可为类似船闸通航影响分析提供参考。     

高坝块体护底水垫塘水动力特性研究

为寻求水垫塘防护理念上新的突破,结合目前研究现状,针对高坝挑流消能防冲护底问题,采用模型试验与数值模拟相结合的手段,分析和模拟了挑流消能的关键问题——塘消能与冲刷过程,比较了传统平底水垫塘和块体护底水垫塘的水流形态、塘内水面线、流速分布及底板压力,得出冲击区的抗冲块体能明显降低水流对结构的破坏能力,块体护底水垫塘可缩减传统水垫塘尺寸。     

狗牙根糖化液发酵制备乙醇的工艺研究

禾本科狗尾草属植物——狗牙根,纤维素含量非常丰富,纤维素经过稀酸、纤维素酶和木聚糖酶处理后,接种嗜鞣管囊酵母发酵可得到生物乙醇。试验以乙醇得率为指标,研究了葡萄糖、酵母膏、蛋白胨、接种量、温度、时间、pH等因素对乙醇得率的影响,通过正交试验,得到最佳的试验组合,最后用狗牙根糖化液代替葡萄糖进行发酵,生产制备生物乙醇。结果表明,在以葡萄糖为原料的乙醇生产过程中的最佳条件是:100 mL的培养基中,葡萄糖20 g、酵母膏1.5 g、蛋白胨0.5 g、接种量13 mL、温度30℃、时间60 h、pH5.5、硫酸铵1 g、磷酸二氢钾0.2 g、硫酸镁0.1 g,乙醇的最高产率为43.35%;狗牙根糖化液最终乙醇得率为7.04%。     

桥墩防冲板结构控制因素及其优化研究

针对桥墩局部防冲刷问题,从减小冲坑深度和减弱墩前近底垂向流速角度出发,在实验室建立桥墩防冲板模型,利用多轮正交试验、方差分析及极差分析防冲板3个控制因素的主次关系,并确立防冲板结构的最佳组合形式。结果表明,防冲板长半轴长度和安装位置均为重要的影响因素,安装位置的影响作用略大于长半轴长度,但防冲板短半轴长度对桥墩防冲影响甚微,进而获得桥墩防冲板模型的最佳结构形式为H1A3B1,即安装位置为0.2h(h为水深)、防冲板长半轴长度为2r(r为模型桥墩半径)、短半轴长度为1.4r。     

地埋管流体速度对地源热泵系统运行性能影响研究北大核心CSCD

文章综合考虑热泵机组和埋管侧循环水泵总的运行能耗,建立了地源热泵系统耦合仿真平台,研究了不同地埋管换热流体速度对系统运行性能的影响,并进一步分析了不同因素对最佳运行流速的影响规律。研究结果表明,系统最佳运行流速为0.2~0.4 m/s,与0.6 m/s相比,系统全年运行能耗至少可降低7.2%~8.5%。土壤的热导率和比热容、管间距、回填材料以及管壁粗糙度和水泵效率基本不影响最佳运行流速范围。随着压缩机整体效率提高,最佳运行流速降低0.2~0.3 m/s,系统年运行能耗进一步降低了10.7%~11.7%。     

大直径单桩基础冲刷防护范围及防护效果试验研究

  目的  海上风机服役期间受到长期波流联合作用,极易发生局部冲刷,从而威胁到风机的整体稳定性和安全性。  方法  针对直径8.0 m风电基础开展了比尺1∶30的正态物理模型试验,对冲刷深度和砂被、固化土防护范围和防护效果进行了研究。  结果  结果表明,考虑水动力条件较好情况下,模型最大冲深为0.133 m,采用厚度1 cm拼合尺寸1.0 m×1.0 m砂被可以满足稳定性要求,采用固化土防护时需要防护范围不小于5倍桩直径,并需要在固化土边缘铺设块石避免固化土下部发生淘刷。  结论  试验结论可为同类工程冲刷试验和工程设计提供参考。     

黄河龙门河段揭河底洪水探析

通过统计、分析、计算相关水文资料,得出黄河中游龙门河段发生大面积揭河底的条件为:吴龙区间发生高含沙洪水,龙门洪峰径流量在6亿m3以上,输沙量在2.6亿t以上;龙门流量大于5 000 m3/s且持续时间大于5 h,含沙量大于400 kg/m3且持续时间大于3 h;龙门断面平均河床高程达到380.0 m以上。黄河龙门"揭河底"洪水对河床具有强烈的冲刷作用,冲刷深度较大,对河道形态调整同样具有很大影响。     

微水头水流能水轮机水动力性能研究

针对微水头低流速水域流速梯度的问题,在水轮机导流罩基础上设计一种采集装置,使水轮机能提前采集低流速水流, 用结构补偿流量, 并通过数值模拟与试验相结合的方法,研究在非均匀流中加装采集装置对水轮机水动力性能的影响。结果表明：加装采集装置可减弱流速梯度对水轮机水动力性能的影响, 在低流速时作用明显。同时加装采集装置可增大水轮机输出功率, 减小启动流速,输出功率最多增大约2.2倍,启动流速可减小约0.1 m/s。     

R134a在水平内微翅管管内凝结换热的实验研究

对制冷剂R134a在水平强化换热管管内的凝结换热性能进行了实验研究。实验管为两种内微翅管,分别命名为A管和B管。实验件采用套管结构,强化内管外表面和外管内表面之间(管间)走乙二醇水溶液。实验过程中管内冷凝温度为51℃,管间乙二醇水溶液的流速为3.35 m/s,乙二醇水溶液的进口温度根据制冷剂的质量流速做相应调整,以保证试件出口制冷剂有一定的过冷度。实验结果表明:两种水平强化管的管内冷凝换热系数均随着制冷剂质量流速的增加而增大,在制冷剂质量流速从300 kg/(m2.s)增加到700kg/(m2.s)时,A管的管内冷凝换热系数比B管高1.87%到6.28%,而B管的制冷剂流动阻力比A管高9.56%到11.05%,A管的结构优于B管。     

城市污水自冲洗除污换热器试验研究

城市原生污水作为热泵冷热源为建筑物空调供热,换热面的污染导致流动阻力增大,换热系数降低,是污水源热泵发展的主要技术障碍之一,基于此,开发了在线自清洗除污换热器。文章介绍了在线自清洗除污换热器的结构原理和在线自清洗除污换热器样机,构建了城市污水流动换热实验台。文章分别对不启动冲污注水头HRF换热器的工作状况和启动冲污注水头HRF换热器的除污效果进行了试验研究,结果表明,换热器机械性能良好,当除污周期为10 h,冲洗流速为5 m/s,单次冲洗时间为1 min时,一个采暖周期换热器污垢阻抗降低率为70%以上。     

青岛农村地区Trombe墙结构对室内环境的影响

Trombe墙结构是一种依托于房屋南墙,以热压来提高室内热舒适性的结构。文章利用数值计算方法分析了夏季青岛地区Trombe墙结构和北窗的位置、尺寸对室内环境的影响,研究结果表明:夏季,Trombe墙结构不会使室内温度升高,并可以强化室内的自然通风,提高房间的热舒适性;随着北窗位置的改变,室内空气最高流速的位置也会发生改变,当北窗距屋顶高度为0.5 m时,室内高度约为1.7 m处,空气平均流速约为0.075m/s;随着北窗宽度的逐渐增加,Trombe墙结构可有效增大从北窗流入室内的空气流量,并使得室内空气流速略有下降,当北窗宽度为1.4 m时,室内气流的整体流速最大。     

蜂窝状CPCM/水冷复合式圆柱型锂电池散热性能

为了进一步减小圆柱型锂电池在高热负荷下的温升、最大温差及轴向温差,提出一种基于石蜡/膨胀石墨(EG)的蜂窝状相变材料(PCM)水冷复合式电池散热结构.通过数值模拟,研究了环境温度40℃时,冷却液流速、微型流道数量、CPCM厚度及EG的质量分数对该系统散热性能的影响.结果表明,当液体流速超过0.05 m/s时,流速的继续...     

闭式深层海水供冷系统换热特性及优化设计研究

针对低纬度岛屿地区全年温度高、湿度大,空调全年运行时间长而常规能源运输成本高,传统高能耗空调系统难以适应的问题,提出一种利用深层海水供冷的闭式空调系统。根据换热特性的差异,将换热管道分为沿程垂直换热管道和海底换热盘管两部分,通过数值模拟研究管径、流速等参数对垂直管段和海底换热盘管段传热性能的影响。研究结果表明：垂直管段管径在0.6 m以内,流速在1~2 m/s范围可保证较高的换热性能;对于海底换热盘管段,最佳管径为0.025~0.050 m,最佳流速为0.4~0.8 m/s。在此基础上建立适用于垂直管段优化设计的费用年值数学模型,计算其比摩阻、流速,形成设计用水力计算表,并给出适用于海底换热盘管段工程设计的设计线算图及其修正公式。     

规则间隙内置扭带管的强化传热特性研究

圆管内置扭带能大大强化管内传热,利用周期边界对规则间隙扭带的6种结构形式采用CFD方法进行了研究,比较了各结构下管内传热能力Nu、阻力因子f、流动传热增强因子(f/f0、Nu/Nu0)和综合性能η。结果表明:扭带提高了管内流速,使高速区向壁面靠近,形成径向旋流冲刷管壁减薄边界层;规则间隙扭带加速了流体的扰动,使之形成间歇式的混合与分离;内置扭带结构的Nu/Nu0随Re增大成指数规律减小,最小值大于2.5;交替排列正反旋向扭带提升了Nu,但也使f/f0大幅升高,不同结构的f/f0变化规律各异,综合性能表明s=1的内置扭带总体性能最优。根据数值模拟结果拟合出了各结构流动传热关联式。     

椭圆形换热单管积灰特性的数值模拟研究

椭圆形换热管作为一种强化换热元件,在抗积灰性能方面具有一定优势。本文基于ANSYS FLUENT软件平台建立了一套模拟程序,针对椭圆形换热单管的积灰特性展开了数值模拟研究。重点研究了换热管的椭圆度、烟气流速以及飞灰颗粒粒径对飞灰沉积特性的影响。研究表明,当换热管的椭圆度在1 ~ 2之间变化时,5 ~ 100 μm粒径的颗粒沉积率最小值大体分布在1.2 ~ 1.6之间;烟气流速在1.14 ~ 9 m/s变化时,粒径30 μm以上颗粒的撞击率增大,但黏附率下降,最终沉积率呈下降趋势;随着颗粒直径的增大,颗粒的撞击率增大,但其黏附率下降,而其沉积率先增大后降低,烟气流速在3 ~ 9 m/s变化时,颗粒沉积率的峰值出现在粒径为20 ~ 30 μm之间。     

熔盐横向冲刷过冷沸腾水传热特性实验研究

熔盐-汽水换热器性能直接影响塔式太阳能热电站的发电效率,以太阳盐为工质,实验研究了熔盐横掠冲刷管内过冷沸腾水传热特性,工况参数为：熔盐质量流速504～594 kg/(m²·s),熔盐温度350～560℃;管侧质量流速135～226 kg/(m²·s),入口温度260℃,热流密度65～465 k W/m²。研究影响熔盐换热器传热,特性的关键参数与次要参数,其中熔盐温度及水侧压力对传热特性影响较大。最后,将实验数据与文献中的关联式进行了对比分析。     

板壳式换热器流固耦合换热的数值模拟

以型号为IPS24的波纹板壳式换热器为研究对象,应用CFD软件ANSYS FLUENT16.0进行流体流动及耦合换热的数值模拟。结果表明:人字形波纹板结构对板壳式换热器传热性能有显著的增强,且能够有效地防止结垢;随着入口流速的增加,总对流传热系数增加,但也会导致压力损失增加,在流速为1.0 m/s时总传热系数达到1 519 W/(m~2·K),冷、热流体进出口压降也分别高达81.2和83.1 kPa。