水下曝气对水体分层效果的研究

针对分层湖泊或水库底部因溶解氧不足而引起的水质恶化等问题,将水下曝气技术应用到水体分层破坏工程中。在实验水池中,展开了曝气流量、曝气孔径大小和曝气时长对水体分层破坏的实验研究,测量了曝气开始后不同时刻,水下1 m,2 m和2.3 m处水体中溶解氧含量,其中,曝气头垂直方向位于水下2 m处,水平方向上位于该矩形的中心位置。分析了曝气参数和曝气时长与水体分层破坏程度之间的关系。研究结果表明:曝气流量越大,水体分层破坏越快;曝气孔板直径越小,水体分层破坏越快。随着曝气流量的增加,水体中溶解氧的增量并不随之增加;随着曝气孔板孔径的减少,水体中溶解氧的增量逐步增加。同时,曝气头以下水体的溶解氧浓度与曝气无关。该研究结果为工程实际中的曝气法改善水体分层提供了依据。     

结合水下注气系统的高压水射流清洗技术的研究

为了有效扩大水下高压水射流清洗喷嘴的有效靶距,提出了一种结合水下注气系统的高压水射流清洗技术;设计了一套结合水下注气系统的高压水射流水下模拟实验装置,该装置通过水面高度控制和压力控制有效抑制了大流量水射流实验工况下的内部压力波动;计算并分析了在水深为10m的水下清洗过程中,喷嘴外环流内的气液比对射流流场的影响。分析结果表明,增大喷嘴外环流中的气液比,可以有效地增大射流的喷射速度,研究结果为水下清洗实际作业提供了理论依据。     

静水中气泡群上升规律的实验研究

此文用实验的方法研究了曝气头类型、气泡上升高度以及气体流量大小对气泡群气泡尺度的影响.实验在综合水池底部设置了曝气装置并通过对气泡群照片的统计分析得到了气泡群气泡的大小.实验研究表明:气泡群气泡尺度随着气泡群的上升而变大,最后大小趋于稳定;气泡群气泡尺度随其上升高度增加而增大的趋势受到曝气头类型的影响,受有些类型曝气头的影响,气泡尺度的增长速率是先增加,后减小,但受另一些类型的曝气头的影响,气泡尺度的增长速率却一直减小;气泡群气泡尺度还受到气体流量大小的影响,当气体流量变大时,气泡群的气泡尺度也随之变大,但气体流量增大到一定程度后,再增加的气体流量对气泡群气泡尺度的影响就很小,这说明气体流量的改变对气泡尺度的上升变化趋势影响不大.     

Kenics型静态混合器在高雷诺数下的压力降研究

为了获得Kenics型静态混合器在高雷诺数下的压力降规律,在雷诺数Re=4100～4000000范围内,采用计算流体力学（CFD）方法,通过对5种不同长径比的Kenics静态混合器的内部流动进行数值模拟来获取数据。量纲分析表明了Kenics静态混合器的压力降特性可以通过3个无量纲参数：摩擦因数Cf、混合器单元长径比AR、雷诺数Re来描述。根据数值模拟结果作出了这3个参数的关系曲线,提出了一个新的无量纲压力降关系式。研究结果表明,在雷诺数大于200000时,Cf值趋于恒定,与Re值无关,同时通过和文献中的实验、计算数据进行比较,证实了压力降曲线和关系式的准确性。     

深海探测电极腔液—液高效驱替机理

为实现深海pH探测电极的在线自校正,按异重流原理设计一种三维结构的新型深海pH探测电极腔。在腔体内设置上、下两个出水口,利用重力分层实现探测电极腔内重液和轻液间的高效驱替:重液驱替轻液时,重液在重力作用下形成底部异重流,将轻液从上出水口压出;轻液驱替重液时,轻液在重力作用下形成上层异重流,使重液从下出水口排出。运用计算流体动力学方法分析深海pH探测电极腔内速度场和浓度场的分布规律,采用酸性葡萄酒和碱性缓冲液的驱替试验检测腔体的驱替性能,同时阐述发生液—液高效驱替的机理,分析pH探测电极腔的驱替性能与雷诺数、密度差的关系。仿真和试验结果都表明,在海水和缓冲液存在密度差的情况下,圆筒型(SS-Ι)pH探测电极腔不能实现完全驱替,而三棱柱型(SS-ΙΙ)pH探测电极腔可以获得好的驱替性能。     

膜厚为常数时的轴向柱塞泵配流副油膜稳态压力场的计算

一、引言轴向柱塞泵(或马达)设计的关键是配流盘与活塞缸体的力平衡问题。对于图1所示不加静压支承的配流盘,油膜是非平衡的。     

深海热液声学原位测温仪中的声源选择研究

为了选择合适的声源信号.提高深海热液声学原位测温仪的测量精度,针对热液口的声学特性,在分析了信号频率范围和声压级要求的基础上,采用信号发射卡驱动水声换能器发声,然后通过数据采集卡采集换能器接收到的声波信号.同时,对几种典型声信号进行了常温湖水声波飞渡时间实验.实验结果表明,18～23 kHz的扫频信号可作为合适的声源信号.这不仅为声学测温中的声源选择提供了指导,而且对水下短距离声波的延时测量也具有一定的参考价值.     

声学法深海热液温度场测量及重建算法研究

介绍了利用声学方法测量深海热液温度场的基本原理。对单峰温度场模型和双峰温度场模型,采用最小二乘法进行重建仿真,给出了重建温度场的三维图和等温线图,计算了重建温度场的绝对误差、相对误差和均方根误差。比较了增加声学测量路径后单峰温度场模型的重建结果。仿真结果表明:最小二乘法具有较高的重建精度,增加声学测量路径能有效地提高温度场重建精度。湖试实验结果表明,最小二乘法可基本还原单峰温度场。     

水轮机参数化网格生成及整体性能数值模拟

为了对水轮机整体性能做出预测,采用参数化方法生成了水轮机全流道的结构网格,并在动静界面的数据交换上采用周向平均插值的方法进行了数值模拟,最后通过程序和CFX进行了数值模拟计算,并把结果与实际测得的数据进行比较,验证了模型和计算的准确性。研究结果表明,采用这种模型既能模拟水轮机内部流场,又能对整体性能做出较精确的预测。