90°弯管Z形组合局部阻力特性研究

90°弯管的Z形组合是电厂各种管路系统中典型的形变件组合形式,因管路布置空间狭小,故弯管间会产生不同程度的局部阻力相邻影响。采用Realizable k-ε湍流模型对两种间距的组合弯管进行数值模拟研究,采用间距为5倍管径的组合弯管试验结果对数学模型参数及方法进行了验证,并据此开展了间距为0的组合弯管数值预报模拟。通过对比分析两种组合弯管轴向流速、横断面二次流及阻力损失沿程变化,结果表明,两种组合弯管在下游弯管中流速分布表现出较大差异,弯管间距为0时下游弯管内水流轴向流速分布更加不均匀、二次流发展更成熟,组合弯管综合局部阻力损失更大。     

输水管线中弯管局部阻力的相邻影响

本文用实验方法对管道阻力计算中相邻弯道局部阻力的影响进行了系统的研究，提出了可供实用的弯管相邻影响系数；解释了弯管间局部阻力相邻影响的成因；分析了水利工程中类似的实例。提出为了合理地计及局部阻力的相邻影响，在计算总水头损失时应遵循的算法。     

弯曲复式河道水流特性数值模拟研究

为了解二维、三维模型在弯曲复式河道水流数值模拟中的应用情况,利用物理模型试验数据验证二维模型的计算结果,并对断面水面线进行了分析。可以看出,二维数模不适用于弯道水流的局部模拟,而适用于宏观水流流动的模拟。采用三维模型分析了弯曲复式河道中的二次流现象,结果表明,三维数模对于弯道水流的二次流、垂线流速分布模拟效果比较理想,可以得到弯曲河道水流运动的基本规律。     

泥沙浓缩旋管内单相水流阻力特性试验研究

为给一种新型水沙分离装置——泥沙浓缩旋管提供设计依据,通过物理模型试验,研究不同曲率半径泥沙浓缩旋管内单相水流的阻力特性,测量了泥沙浓缩旋管内径和曲率半径对水头损失的影响。研究结果表明:曲率半径越小,该装置局部水头损失越大,局部水头损失主要由二次流造成;总水头损失也与曲率半径有关,该装置水头损失系数ζ与d/R呈正相关,二次流是流动阻力的主要来源。     

喷水推进泵叶顶间隙泄漏流动特性研究

目前喷水推进技术日趋成熟,应用广泛,而喷水推进泵叶顶间隙流场复杂,亟待忖度。该文以ONR AxWJ-2喷水推进泵为研究对象,基于FBM-CC模型对不同流量工况进行非定常计算,通过对其外特性、内部流场及涡量场的分析,研究喷水推进泵叶顶间隙泄漏流动特性。结果表明：FBM-CC模型可以有效预测喷水推进泵的水力性能;随着流量增大,叶片正背面压差增大,促进了主泄漏涡的发展,同时吸力面的卷吸作用增强;主泄漏涡受到主流的阻力作用,湍动能大量耗散,而二次泄漏涡是由吸力面低压引起的主动回旋,旋转率不强,也不直接与主流相互作用;根据涡量输运方程,涡拉伸项(VST)对泄漏涡的涡量变化率影响较大,科氏力项(CORF)影响泄漏涡的初始位置,黏性扩散项(VIST)对叶顶处泄漏涡的发展产生影响。     

电厂温排水区流动特性分析及模型参数的研究

本文分析了电厂温排水区流动特性,并对平面二维温水数学模型中的参数进行了分析,给出了模型中横向扩散系数、纵向弥散系数以及表面综合散热系数的常用估算方法、估值区间以及实测计算方法。     

沙坑局部含沙水流特性的数值模拟研究

分析了FLUENT流体商业软件用于河流动力学问题研究的难点和可行性,应用混合物模型对存在矩形沙坑的河道分清水和含沙水流2种情况进行了数值模拟并对比分析。计算结果表明:水沙耦合计算模式的混合物模型可以较好地模拟河道中的水沙两相流输移现象;泥沙相对流体的动量影响明显,且降低了收敛速度;泥沙会抑制水流的内部紊动。沙坑内部拐角处会形成涡旋的次生流,造成向上游的溯源冲刷和下游的淤积。     

基于颗粒流的多级旋扩桩承载特性宏细观研究

基于二维离散元软件PFC^2D模拟多级旋扩桩在单桩竖向受荷条件下的静载试验,揭示多级旋扩桩的承载特性以及桩-土相互作用规律。研究结果表明:①在加载过程中,随着荷载的增大,上部桩身侧摩阻力、桩身扩径段阻力、桩端阻力是依次发挥承载能力作用的;②在加载过程中,当荷载较小时,荷载主要由桩身侧摩阻力承担,随着荷载逐步增大,桩身扩径段分担荷载的比例快速增大,当荷载继续增大,荷载增加的部分主要由桩端阻力承担,此时桩端阻力分担荷载的比例快速增大;③在加载过程中,随着荷载的增大,桩周土体的孔隙率、土颗粒之间的配位数、土体水平向应力、土体竖直向应力,以及桩周土颗粒的位移均呈有规律的变化。     

虹吸管道水气两相流动过流能力的试验分析

通过对虹吸式输水管道输水能力的试验研究,观测到不同安装高度下的气液两相流现象。量测了不同安装高度相应水位差下的流量的大小,并分析了流量变化规律。研究发现,随着安装高度的增大,虹吸管内气液两相流流型由气泡流转化为气团流。分析原因发现在安装高度h_s=2 m时,流量减小率与面积减小率相等,表明气液两相流时过流面积小于液相满流时过流面积是流量的减小的主要原因;当安装高度h_s2 m时,流量减小率与面积减小率相差较大,表明流量的减小不仅与面积变化有关,还应与沿程阻力系数有关。掺气浓度的增大使管内压降增大,压降的增大导致了管内阻力增大,从而使沿程阻力系数增大,而导致流量减小。     

矩形断面压力管道汇流口局部能量损失

采用水动力学基本理论,对矩形断面有压管道汇流口的水力特性进行分析研究,提出收缩系数及局部能量损失系数的综合表达式,并与试验结果进行了比较。研究结果表明:正确描述管道汇流口水流特性,必须考虑主管和支管的面积、流量的相对大小和交汇角的影响;局部能量损失随流量比增大而增大,随面积比增大而减小,随交汇角增大而增大。     

引黄输水管道穿河段河势演变与水流动力学特性

河势演变和水流的动力学特性,对水利工程安全和穿越管道的防护设计具有重要意义。本文结合不同洪水流量时的河势演变,给出了不同水流的水面差值,横向垂线流速分布,环流的环量和环流间的诱导速度;分析了水流及其动力学特性产生的横向与纵向作用力,动量和动量矩的作用,可能出现的绕流升力和压差阻力等,为类似研究与工程设计提供一个范例。     

埋藏式月牙肋岔管结构特性研究

某抽水蓄能电站采用埋藏式月牙肋岔管,岔管HD值3 500m2,且围岩条件较差.采用作者自行开发的月牙肋岔管体形设计程序(CrbpCAD)和商用ANSYS软件,考虑岔管与围岩联合承载,采用三维有限元方法讨论了岔管布置形式、分岔角、围岩单位弹性抗力系数、缝隙值、主管直径等因素对岔管结构设计的影响.研究认为,对称布置、较大的分岔角、减小管径对岔管结构有利,围岩条件越好、缝隙值越小对围岩与岔管联合承载越有利,然而分岔角增大、管径减小会增大能量损失,应通过经济技术比较确定合适的分岔角和管径.     

管道高浓度泥浆阻力系数的试验研究

选择典型堤防淤筑工程与典型管道泥浆输送施工设备，采用现场观测对泥浆管道阻力系数进行了试验研究。作者利用实测管道压力、流量、含沙量等数据对高含沙水流阻力特性进行分析，取得了在管道粗糙过渡区泥浆沿程阻力系数受Re数、含沙量影响的基本认识，进一步给出了常规条件下沿程阻力系数与综合泥浆因子间相关关系及计算方法。同时还对典型管道泥浆局部阻力也进行了分析研究，提出了在考虑水流强度、泥沙因子的条件下泥浆局部阻力系数的确定方法。研究成果可供泥浆管道水力设计与泥浆管道施工定额编制时参考使用。     

固体颗粒在螺旋管流中的分布特性

二维天然挟沙水流由于重力引起的沉速作用,形成浓度上低下高的不均匀分布。对螺旋管流,可从流场的特点分析出固粒分布的中心对称与上下对称性。通过质量平衡微分方程的求解实例,说明其挟带浓度比普通平直管流高得多的固粒的力学原理是重力产生的沉速消失,而代之以低约两个数量级的扩张速度,从而形成沿迥转半径的较均匀的固粒分布。固粒沿截面分布的对称性与沿迥转半径分布的均匀性导致螺旋管流挟带固粒的高浓度,从理论上说明了螺旋管流可挟带高浓度的真实原因,更突出了研究螺旋管流输移固粒的深远意义。     

基于滑移效应的水煤浆膏体管道输送阻力计算

随着煤化工产业的发展,煤炭如何高效清洁输送成为研究的热点。利用管道水力输送高浓度水煤浆具有投资少、节能环保等明显优势。由于小管径试验操作更加方便,更加节省物料,试验室中常用小管径进行工艺参数试验。试验研究了质量浓度为53%和58%的高浓度水煤浆在管径为50,47,32和29 mm管道中的流动特性。推导了滑移条件下不同流型流体的流变参数计算式,并基于滑移效应分析,得到了水煤浆的阻力系数。通过均质流阻力计算式得到高浓度水煤浆的阻力,计算结果表明,水煤浆的流变模型符合Herschel-Bulkey模型,考虑滑移效应条件下,高浓度水煤浆阻力系数与广义雷诺数存在一定关系,阻力可用均质流公式进行计算。     

常曲率U型弯道水流紊动特性试验研究

采用三维声学多普勒流速仪,对水流三维流速进行了采集,对弯道水流的脉动进行了统计分析,研究了典型断面的紊动强度、紊动切应力、紊动能的分布。试验结果能够很好的揭示弯道水流的三维特性及分布规律。研究成果为进一步研究水流的紊动结构及泥沙的运动机理提供了参考资料。     

石质急流滩水力特性概化试验研究

根据溪口型急流滩概化滩段的水槽试验，分析了急流滩段流速与水位的分布和沿程变化等水力特性，阐述了滩段水力特性与地形的关系，以及影响滩情的主要因素，讨论了计算滩段水面线中确定局部阻力系数的方法，     

内加强月牙肋三岔管水力特性数值模拟

本文对西龙池抽水蓄能电站的三岔管双向水流水力特性进行研究。选用定常不可压缩流动的N S方程和RNGk ε湍流模型,计算了3种分岔角的流动,得到了分岔角、肋宽比和分流比对岔管水头损失的影响。分析了不同工况下水头损失的形成机理。研究结果认为分岔角增大将使水头损失加大,内加强月牙肋使水头损失减小,水头损失与两岔管的分流比密切相关。所得结果与物理模型试验结果相互验证。