浑水进口位置对分离鳃的水沙分离效率的影响

为探明浑水进口位置对分离鳃水沙分离效率的影响,对分离鳃和普通管开展动水循环条件下7种不同浑水进口位置的水沙分离试验。研究结果表明,分离鳃的水沙分离效率均比普通管高,不同浑水进口位置的水沙分离效率是普通管的1.23～3.87倍;当浑水进口位置距离分离鳃底部480、580、760mm时,水沙分离效率随时间的变化规律包括缓慢增大、快速增大及缓慢增大三个阶段,而其他工况下仅有缓慢增大阶段;浑水进口位置距离分离鳃底部为760mm时,水沙分离效率最高,其值为34.12%。     

动水条件下含沙量对分离鳃水沙分离效率的影响

为探明含沙量对分离鳃水沙分离效率的影响,运用物理模型试验方法,对分离鳃和普通管开展了同一浑水进口流量下4组不同含沙量的水沙分离试验。试验结果表明,分离鳃中存在垂向和横向异重现象;当浑水进口流量为0.9m~3/h时,含沙量为10、30、50、80kg/m~3条件下,分离鳃的水沙分离效率均高于普通管;不同含沙量条件下分离鳃的水沙分离效率随时间的变化规律不同,当含沙量为10kg/m~3时,包含缓慢增大、快速增大、缓慢增大3个阶段,而其他含沙量时仅有缓慢增大阶段,且含沙量为10kg/m~3的水沙分离效率分别为30、50、80kg/m~3的1.13～3.81、1.34～3.99、1.61～5.77倍。     

窜气对旋风分离器性能影响的实验研究和数值模拟

旋风分离器是循环流化床锅炉的重要部件之一,窜气影响旋风分离器的性能。以冷态实验和数值模拟为基础,在筒体直径200 mm的旋风分离器、结合下料的立管直径分别为56 mm和80 mm的实验台上,研究了窜气对分离效率和阻力的影响规律。旋风分离器阻力随窜气速度的增大先升高而后降低,分离效率随窜气速度的增大而降低,窜气影响旋风分离器的锥段和立管内颗粒的流动。数值模拟结果也说明窜气减弱了旋风分离器和立管内的旋流强度。     

长江砖灶子复杂滩险河段航道治理研究

针对长江砖灶子河段水沙条件多变、滩险特性综合、周边环境复杂的情况,分析了工程河段水文泥沙特性、河床演变规律和滩险碍航成因,结合该河段航道整治目标,提出了疏浚、炸礁、深沱回填和筑坝相结合的整治方案。应用平面二维水沙数学模型分析方案整治效果,经水流条件及河床变形验证,模型精度符合规范要求。在水流条件和典型年泥沙冲淤特性分析的基础上进行方案比选,并探讨了推荐方案的航槽稳定性,结果表明,推荐方案航道尺度满足规划要求且可长期保持,整治效果较好。研究结果可为山区河流复杂综合滩险的有效治理提供借鉴。     

初始浑水含沙量对沉淀池中流速分布的影响

为研究初始浑水含沙量对河水滴灌重力沉沙过滤池中沉淀池内流速分布规律的影响,对5种不同初始浑水含沙量下沉淀池内的水沙两相流流场进行了数值模拟。通过对比分析不同初始浑水含沙量下流速沿水流方向和沿水深方向的分布规律,可知不同初始浑水含沙量下浑水流速沿水流方向变化规律与水深方向不同;但初始浑水含沙量越大,流速沿水流和水深方向增加或减小的幅度也就越大,越容易在沉淀池尾部形成较大回流,从而导致水流将部分泥沙带出沉淀池,使沉淀池的水沙分离效率降低。     

高效螺纹管强化传热机理研究

通过数值模拟的方法在雷诺数2 000～40 000范围内,对比分析了高效螺纹管与单向螺纹管在传热性能和压降性能的影响。结果显示,高效螺纹管由于交叉螺旋线使得壁面产生一定的宏观变形产生一个持续的湍流导致边界层减薄,管内螺旋线并没有使管内流体产生旋转流动,管内平均努塞尔数几乎为零,而单向螺纹管管内流体随螺旋线产生旋转流动;高效螺纹管受螺纹深度及螺旋角度影响较大,当H=0.7 mm时,努塞尔数增大1.57～1.83倍,但压降增大了3.83倍,当螺角为50°时努塞尔数增大1.76～1.89倍,但压降也增大了5.6倍,高效螺纹管深度为0.7 mm,螺旋角为50°时能够得到一个比较好的传热效果。     

曹娥江出口船闸建设若干关键问题初探

为研究支流口门区船闸建设涉及的口门水流流态、泥沙淤积等关键问题,以浙江省钱塘江强涌潮河口支流曹娥江出口为例,采用实测资料分析、二维水沙耦合数学模型等方法初步研究了拟建船闸出口水域河床稳定性、引航道口门水流流态及泥沙淤积等问题。结果表明,船闸出口水域及口外引航道局部冲淤幅度较大,需对局部碍航段采取疏浚措施;闸下引航道水域横向流速满足通航要求的时间较短,需通过乘潮航行及船闸的优化调度提高通航频次,闸下引航道及口门区泥沙淤积较严重,需深入研究减淤措施。     

底坡及植被分布下的坡面水流能量损失特征试验研究

为了揭示坡面水力侵蚀过程中水流能量变化规律,进而为水土保持研究提供理论依据,利用变坡水槽在变化水深条件下的坡面流模拟试验,分析了5种坡比及3种植被分布(植被走向与水流夹角15°、30°、45°)下坡面水流能量损失特征。结果表明,在相同植被分布条件下,沿程能量损失随坡比增大而增大,随水深增大而减小后趋于稳定;相同坡比时,植被走向与水流夹角30°时沿程能量损失大于夹角45°的值,坡比0%、0.5%、1.0%时植被走向与水流夹角15°的沿程能量损失介于30°、45°之间,坡比1.5%、2.0%时其沿程能量损失最大;不同植被走向角的沿程能量损失随水深增大变化趋势相同。     

等节距缩放管内传热数值模拟及场协同分析

采用FLUENT软件对具有不同结构参数的等节距缩放管进行了对流传热数值模拟,研究了缩放角θ、喉径比γ及节距L对传热性能的影响,并用场协同理论进行传热强化分析。结果表明：雷诺数Re在4 138~5 977范围内,缩放角θ越大,努塞尔数Nu越大,压降Δp急剧增大;喉径比γ越小,努塞尔数Nu越大,压降Δp急剧增大;节距L在30~50 mm范围内,随雷诺数Re增大,节距L增加,努塞尔数Nu增大;在50~60 mm范围内,随雷诺数Re增大,节距L增加,努塞尔数Nu基本保持不变;等节距缩放管的缩放节能改善管内流体速度场和热流场的协同程度,提升管内对流传热水平。     

外切圆弧波壁管半径比对传热及流动特性的影响

为了研究波壁管外切圆弧半径比i对管内流体换热及流阻特性的影响,分别建立了i=0.1、0.5、1.0、5.0、10.0和相同尺寸参数的正弦波壁管几何模型,分析了管内流场和温度场,并用性能评价因子PEC对不同波壁管的综合换热性能进行了评价。结果表明:i越小,速度场与温度梯度场间的协同程度越高,换热能力越强;Nu随i的增大而减小,降幅随Re的增大而减小;0.1i1.0时摩擦阻力系数与i成正比,1.0i10.0时摩擦阻力系数与i成反比,当i=1.0时摩擦阻力系数出现最大值; PEC随Re增加而增大,圆弧波壁管的PEC高于正弦波壁管。     

不同鳃片倾斜角下的分离鳃内部流场三维数值模拟

为研究鳃片倾斜角α、β对分离鳃水沙流场的影响,采用均匀试验设计理论设计数值模拟方案,通过采用Fluent软件提供的层流模型和欧拉模型,计算了不同鳃片倾斜角下的速度流场,并分析了鳃片上表面的泥沙受力情况和运动轨迹,初步探明了分离鳃水沙分离的力学机理,获得了不同鳃片倾斜角下分离鳃的速度流场分布规律。     

黄河中游水沙过程对水土保持治理的响应研究

为了解水土保持治理对泥沙过程的影响,在分离了气候变化对水沙过程变化的影响后,结合变动范围法研究了黄河中游多沙粗沙区由于水土保持治理等人类活动引起的水文、泥沙变化的时空演变规律。结果表明,1953~2000年由水土保持工程导致较显著的黄河中游水文变化参数为反转数、10月月平均流量、90 d最小流量等12个IHA因子;较显著的泥沙变化参数为10月、4月月平均输沙量、年最大3 d输沙量等8个因子;黄河中游多沙粗沙区中多数流域的水文与泥沙变化程度具有相似的空间分布规律;工程措施对水沙过程变化的影响较直接,而非工程措施中植树造林对黄河中游水沙变化影响较大。     

基于OpenFOAM的旋转管道螺旋流水力特性数值研究

为进一步深入研究旋转管道产生的螺旋流对流场水力特性的影响,基于开源软件OpenFOAM,构建了水箱-管道出流气液两相流数值计算模型,模拟了竖直管、55°和45°螺旋管三种情况下的水流运动过程,通过分析、比较选定断面处速度分布、断面平均压强、湍动能随时间及空间位置的变化,总结了螺旋流对水平管段水力特性的影响。结果表明,相较于直管道,两组螺旋管道使水平管段螺旋流湍动能明显减小,压强变化趋于平缓不易产生负压,且管道内断面流速分布更加均匀。     

入汇角60°时入汇口泥沙淤积试验研究

通过水槽试验研究了山区大比降河流入汇口淤积情况,探讨了入汇角为60°时泥沙淤积的形态及泥沙淤积与水流、输沙率的关系.试验结果表明,泥沙的淤积位置与淤积体高点随汇流比的变化而变化,泥沙淤积抬高入汇口上游的水位且随汇流比增大抬升越明显,亦增加了河道推移质输沙率.     

基于DPM的水电站一管多机引水系统岔管段冲蚀分析

针对某电站一管多机引水系统中Y型岔管段冲蚀现象,建立非对称岔管物理模型。采用离散相DPM模型模拟计算不同流速条件下2台机组不同台数组合运行时岔管段的冲蚀磨损情况,分析流速、泥沙含量对岔管段内壁冲蚀磨损的影响。结果表明,不同机组组合运行时,冲蚀主要发生在主管与岔管的交叉处,且平均冲蚀速率随含沙水流流速的增加而增加;当流体流速在3～5m/s时随着流速的增加,支管的偏转角对其冲蚀速率的影响显著增加,偏转角大的支管较偏转角小的支管冲蚀磨损更为严重。     

液化石油气喷雾特性的试验与计算研究

采用高速摄影技术对液化石油气(LPG)喷雾特性进行试验研究,并利用准维气相射流模型模拟计算LPG喷雾的发展过程,计算结果与试验结果吻合较好。研究结果表明:在喷孔直径、背压等参数相同的条件下,LPG喷雾锥角和喷雾轴心浓度的衰减率随启喷压力升高而增大,而启喷压力对喷雾轴心速度的衰减率和喷雾贯穿距离则影响较小;在喷孔直径、启喷压力等参数相同的条件下,喷雾锥角、喷雾轴心速度和浓度的衰减率均随背压的升高而增大,而喷雾贯穿距离则随背压的升高而减小;背压对贯穿距离、喷雾锥角、喷雾轴心速度和浓度衰减率的影响均大于启喷压力。     

高压双电磁阀喷油系统开启压力试验研究

为了实现对高压双电磁阀喷油系统喷油开启压力的精确和高效控制,选择控制参数作为试验因子,采用正交试验设计和极差分析方法对开启压力变化进行台架试验。试验结果表明:喷油正时与供油正时凸轮转角差Δφ、喷油正时和曲轴转速对开启压力的影响程度依次减弱。开启压力随Δφ近似呈线性(斜率为k)增长,当喷油正时(以凸轮转角计)在61°~91°范围内,k随喷油正时的增大而增大;喷油正时在91°~101°范围内,k基本维持不变。开启压力随喷油正时增大到喷油临界正时(在Δφ分别为5°、10°和15°时,对应的喷油临界正时为71°、81°和91°)后,维持在小范围内波动。开启压力随曲轴转速的增加在小范围内波动,在曲轴临界转速(喷油正时分别为61°、81°和101°时,对应曲轴临界转速1 800、2 000和1 800r/min)时开始明显减小。     

涡轮静叶复合角度气膜冷却孔排布置优化的数值研究

采用Realizable k-ε两方程模型,通过改变射流入射角度和吹风比,对具有8排复合角度射流孔的涡轮静叶片表面温度场进行数值研究,确定各个孔排的最佳吹风比;对复合角度孔排的布置进行调整,得到较好的气膜冷却方案。结果表明:在相同的吹风比下,气膜有效覆盖范围随入射角α的减小而增大,展向倾角β的引入可增大气膜展向的覆盖范围;在大吹风比下,角度为α=30°、β=45°时,气膜贴壁性较好,角度为α=60°(α=45°)、β=45°时,压力面前半部气膜出现脱壁现象;在滞止线两侧采用单一角度叉排对吹式孔排布置可对前缘形成更有效的气膜保护。     

加压液化输沙技术在浑水水力分离清水装置中运用的数值模拟

为解决浑水水力分离清水装置因高度问题难以应用的问题,采用重整化群两方程紊流（RNG κ ε）模型和简化的多相流混合模型,对应用加压液化输沙技术前后的浑水水力分离清水装置的水沙两相三维流场进行了数值模拟,并由FLUENT软件分析了运用加压液化输沙技术前后装置内部流场泥沙分布变化。结果表明,加压液化输沙技术在一定压力水头作用下,可避免装置锥体底部的泥沙淤积,说明该技术可解决装置由于降低锥体高度出现的底部泥沙淤积问题,为降低装置设计高度提供了理论依据。     

汽油/柴油混合燃料发动机小负荷工况的燃烧及排放特性仿真研究

针对汽油/柴油混合燃料发动机,在均质压燃(HCCI)模式,利用缸径100 mm单缸柴油机,控制喷油量在每循环9.4 mg,转速在2 000 r/min,进气压力在0.2 MPa时,选取不同汽油/柴油比例掺烧、在不同喷油时刻进行数值模拟研究,结果表明,汽油/柴油混合燃料随汽油比例增大,喷油时刻提前,缸内平均压力呈先增后减,燃料燃烧速度先减后增,缸内平均温度呈上升趋势,喷油时刻提前,可大幅度降低CO,NO,喷油时刻在止点后-30°曲轴转角(CA)到-40°CA之间时,增大汽油比例能有效降低碳烟(Soot);G50燃料会随喷油时刻提前,燃油混合气雾化效果变好,CO,NO会进一步降低,而Soot排放呈先减后增规律,整体排放降低的最优喷油时刻在上止点后-35°CA。