超大断面矩形顶管隧道触变泥浆减阻控制技术

以嘉兴市市区快速路下穿南湖大道超大断面矩形顶管工程为例，根据工程特点，通过触变泥浆配比试验确定了制浆剂及泥浆最佳配比范围；顶管机采用了自动注浆系统，实现了注浆压力和注浆量的精确控制，同时优化了管节注浆结构；在掘进过程中根据推力变化情况确定了同步注浆时间和间歇时间，优化了注浆参数。通过采取以上措施，提高了同步注浆质量，实际总推力和理论总推力对比表明本工程减阻效果显著，管节与地层摩擦系数仅有0.086，对今后同类工程具有较大的借鉴意义。     

高速列车微结构表面减阻仿真研究

为减少高速列车在运行时受到的气动阻力,根据V型微结构沟槽的减阻机理,建立了若干组几何参数不同的V型微结构沟槽。验证了计算域、边界条件、湍流模型的合理性,对微结构沟槽面的减阻效果进行了数值仿真计算,分析了微结构沟槽面附近的速度、壁面摩擦应力云图。结果表明:沟槽结构使得壁面附近流场的粘性底层厚度增加,沟槽顶部的阻力系数较大,底部和中部的阻力系数较小。与平面摩擦阻力相比,各组几何参数不同的微结构沟槽面都得到了不同程度的减阻效果,最佳减阻效果达到10.09%。     

大尺度展向波形圆柱绕流流场结构的数值研究

针对大尺度展向波形圆柱绕流的减阻特性，通过大涡模拟（LES）研究波形振幅对圆柱体绕流流场结构的影响，获得波形圆柱体绕流气动性能曲线、尾迹时均流速分布和非定常涡量场分布，最后与直圆柱绕流的流场结构进行对比分析。结果表明，波形圆柱绕流的平均阻力系数小于直圆柱体绕流，流向涡的形成改变了圆柱近尾迹区的流场结构，因此，波形圆柱体尾迹涡系表现得更为紧凑，尾迹涡流得到拉伸与破裂。在亚临界雷诺数为3000时，最大阻力系数减少18.3%，最优振幅比为0.152；且波形圆柱体的升力波动大大减少，甚至得到抑制。由于波形表面会形成更稳定的三维自由剪切层，这样的自由剪切层在下游位置卷起漩涡，大大地改变了圆柱周围的流场结构。研究表明振幅比在确定波形圆柱后面的三维涡旋结构中起着至关重要的作用，并对升力波动和流动阻力的降低有着显著的影响。     

拒水泳衣的制备及其减阻性能

应用纳米技术制备拒水泳衣,进行疏水性能、拒水级别、耐水洗、包裹物漂浮和运动员泳池测试,分析其减阻性能。结果表明,制备的拒水泳衣接触角为156.3°,拒水级别为5级,抗水洗等级为5级;与对照组和包覆普通泳衣相比,包覆拒水泳衣具有明显的减阻效果(p小于0.01);与对照组相比,穿着拒水泳衣的运动员测试成绩显著提高(p小于0.05)。应用纳米技术制备的拒水泳衣达到设计要求,具有明显的减阻效果,可显著提高游泳运动成绩。     

不同喷射速度下厢体气膜减阻效果的实验研究

研究厢体表面渗透空气流的喷射速度对气膜在空气中的减阻效果的影响。通过气膜发生系统控制有气膜厢式车实验模型的气膜空气喷射速度，在30 m/s的流动空气速度下，于可调速拟层流风力发生装置中开展与无气膜厢式车实验模型的对比测阻实验，比较不同喷射速度下，有气膜厢式车实验模型的受阻情况。实验结果表明，在流速恒定的拟层流空气流体环境下，厢体表面渗透空气流有效地降低了厢体所受的空气阻力，且在一定范围内，减阻率随喷射速度的增大近似呈线性增长。     

疏水缔合聚合物减阻剂的合成及流变性能

采用疏水单体FW-12(物质的量比2∶1的丙烯酸十八酯与甲基丙烯酸十六烷基酯混合物)与丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合得到水溶性疏水缔合聚合物减阻剂FHAPAM。考察了聚合过程放热特点,找出含疏水基团时聚合反应热量变化基本规律,用流变仪测定了FHAPAM水溶液的流变性能;芘探针实验探究了溶液的极性及变化规律;室内减阻实验测试其减阻性能。结果表明:FHAPAM聚合温度受疏水单体摩尔分数影响较大,存在明显的平台区,FHAPAM水溶液受剪切作用表现出强触变性;溶液极性随疏水单体摩尔分数的增加而降低,且第一振动带与第三振动带强度比值I1/I3的比值存在突变点;FHAPAM耐温性强于普通聚丙烯酰胺(PAM);疏水单体摩尔分数不同,储能模量(G')、损耗模量(G″)均表现出特殊性。FHAPAM低浓度时,减阻性能优良,其展现出作为滑溜水压裂液良好的应用前景。     

高粘度流体横掠麻面管的传热与流动特性研究

采用三维数值模拟方法,研究不同Re(381、572、763、954、1144)下凹坑直径d(1.8、2.0和2.2 mm)、深度h(0.9、1.0和1.1 mm)、轴向距离p(10、12和14 mm)、周向距离l(5.236、6.283和7.854 mm)与布置型式(叉排、顺排)对高粘度润滑油横掠麻面管流动与传热的影响。结果表明:外壁周期性凹坑的存在使得麻面管油侧换热增强,同时减阻效果明显;相比于光管,当Re=381～1 144时,麻面管油侧Nu增加了28.6%～55.4%,阻力系数f减小了0.59%～26.9%,综合换热性能指标η为1.05～1.59。     

横向间断肋条湍流减阻大涡模拟分析

目的 通过改变肋条结构，提高传统肋条的减阻效果。方法 基于Walsh肋条减阻实验，利用LES理论的WALE模型以及PISO算法，对传统连续肋条及新型间断肋条进行了仿真模拟计算，其中梯度求解基于Green-Gauss节点格式，压力求解采用二阶格式，动量方程求解采用中心差分格式，时间离散采用二阶隐式格式。通过对比分析两种不同肋条结构流场湍流流动的细节及肋条的减阻率，探究新型肋条结构的减阻作用和机理。结果 LES方法准确地再现了Wlash实验的流场细节及计算结果，相同计算条件下，传统连续肋条表面摩擦减阻率和黏性减阻率均为4.641%，而新型间断肋条表面摩擦减阻与黏性减阻率高达9.317%和6.306%。结论 新型间断肋条相较于传统连续肋条的表面摩擦减阻率和黏性减阻率皆得到了较大的提升。新型间断肋条具有较高的减阻率是由于横向肋条阻断作用使得大涡旋受到抑制而分裂成较小的涡旋，降低了近壁面流体的流速，减弱了湍流扰动对流体的影响，使低速流体更加稳定的发展。