弧形管道水流速度分布研究

圆形断面的管道底部沉淀淤积是常有发生的，淤积的管道断面上过水部分就是本文研究的弧形管道。圆形断面管道的紊流速度分布已经得到了计算模型。弧形管道的索流速度分布研究是在圆形断面管道紊流的理论基础上进行，在做出某些假设后，采用数值模拟方法得出弧形管道的紊流速度分布规律，并得到大量的实验验证。     

水平管道中悬移质浓度与平均流速关系研究

基于前人的研究．本文应用紊流扩散方程，对水平管道中悬移质浓度与平均流速之间的关系进行了分析研究，并得到其关系公式，通过实验资料验证符合良好。     

采掘作业面通风过程的研究（上）

指出B.H.沃洛宁《矿内空气气体动力学基础》一书的基础公式--井巷中风流速度的分布函数是错误的，原因是他在推导公式的过程中混淆了边界层流与紊流的原则区别。首先根据普朗特混合长度理论、尼古拉兹试验和雷诺紊流立程建立了巷道中风流速度分布函数。运用这个基础公式对独头巷道的抽出式通风过程进行了研究。     

升浮性浆体速度分布与浓度分布研究

主要研究固体颗粒密度小于清水密度时,以固体颗粒在加速过程中发生的动量传递为出发点,确定了相互发生动量交换的清水和固体颗粒的质量及其它们的速度变化量,还有影响它们动量变化的外界因素.通过理论分析,提出了预计水平管道内这种升浮性浆体的速度分布公式;同时应用紊流扩散理论,对固体颗粒在水平管道内的垂线分布进行了研究,提出了升浮性浆体在水平管道内的固体颗粒垂线浓度分布公式,并通过大量的实验验证了该公式的正确性.     

关于沃洛宁矿井通风基础理论问题的剖析

从沃洛宁的紊流微分方程的表达、紊流微分方程的求解和他的巷道中风流速度分布函数应用的评价等三个方面，对沃洛宁１９５１年创立的矿井通风基础理论的错误进行了全面的剖析。     

浆体管道淤积流速数值计算方法研究

依据浆体流态随流速在管道中的变化规律,从清水与固体颗粒之间的动量传递入手,分析了浆体在管道中流动时清水与固体颗粒之间的相互作用机理,分别得到了搬运流体的速度分布、固体颗粒的速度分布和浆体的速度分布。同时根据固体颗粒的起动条件,研究水平管道淤积流速的确定方法。由于此方法是从理论分析角度出发,应用数学模型,并且通过了试验验证,结果与试验数据吻合良好,因此该计算方法具有通用性。     

巷道通风过程的理论基础

普朗特混合长度理论是一个不正确的理论,传统的管中流速分布公式是用不正确的理论和错误的方法推导的,在科学上没有意义。笔者修正并重新定义了普朗特混合长度理论,推导出巷道中风流速度的分布函数,并将该函数用作研究巷道通风过程的理论基础。     

管流中湍流速度分布函数

应用笔者的“湍流空间位置特征长度理论”和管流中雷诺应力结构方程,建立了管流中湍流速度分布函数.该分布函数不仅能确定管流中的速度分布,而且还能为管道的流量控制测量和管道摩擦阻力系数的测定提供全新的原理与简易的方法,为矿山巷道通风过程数学模型的建立提供可靠的理论基础,为管道流动能系数的确定提供计算方法.同时,应用特征长度理论,建立了湍流边界层区域的总切应力公式和速度分布函数.     

基于尼古拉兹实验的层流底层数学模型

矿井通风中，巷道壁面处存在的层流底层，对核心区涡的形成、粉尘运移、瓦斯积聚及壁 面的换热、换质、减阻等起到重要作用。 论文以尼古拉兹实验为基础，通过理论分析得到了层流 底层流速分布式；确立了过渡区与水力粗糙管区的分界线；建立了更加精确的层流底层厚度数学 模型和边界紊流速度数学模型，验证了层流底层厚度随雷诺数的增加和粗糙度的减少而减少的 现象；发现了层流底层能量耗散比例随雷诺数的减少和粗糙度的增加而增加的规律，为矿井通风 研究提供了基础。     

瓦斯爆炸过程中的流体力学行为

实验研究了瓦斯爆炸过程中壁面粗糙度和管道截面积突变这2种因素所引起爆炸流场改变对火焰传播和爆炸波的影响：爆炸火焰速度由壁面粗糙度为2 mm时的275.1 m/s急剧增加到壁面粗糙度为4 mm时的580.26 m/s, 然后又下降到粗糙度为6 mm时的369.05 m/s;管道截面积突然扩大或缩小均引起爆炸火焰速度迅速增加,火焰速度由L/D=16时的15.2 m/s增加到L/D=165时的1 287.7 m/s.理论分析了由紊流导致的火焰速度变化在这2种工况变化管路中的不同表现以及爆炸过程中的紊流、激波、摩擦管流及拉瓦尔喷管效应等流体力学行为.研究结果表明: 由壁面粗糙度及管道截面积变化导致的紊流会使火焰传播速度大幅上升,但紊流只是诱导火焰加速的一个次要因素,由于管道截面积突变引起的拉瓦尔喷管效应是导致火焰加速、加剧瓦斯爆炸烈度的根本原因.     

浆体管道的不淤流速研究

属于均质与非均质混合流的工业浆体管道，其不淤流速由颗粒保持悬浮要求的紊动强度来决定。基于浆体物理特性及固体颗粒紊动悬浮理论，并应用大量管道试验的观测资料，可推得浆体和道临界不淤流速新公式，全面反映浆体的粘性，颗粒组成浓度以及管道内径等因素的影响，因而使不淤流速确定摆脱了对环管试验的依赖性及局限性，为大口径输煤管道输送流速确定，提供简便且可靠的依据。     

旋流器强化热质传递的机理及应用

从旋流场中两相相对运动、速度梯度分布的角度,指出由于强化了对流作用以及增加了颗粒破碎效果和湍流扩散系数及弥散系数,从而使旋流器能够应用于强化热质传递过程;最后对旋流器在热质传递方面的具体应用作了阐述。同时,推导的有关公式可以为控制旋流器相关参数强化热质传递提供理论指导。     

预热催化氧化反应器导流系统的数值模拟与优化

针对反应室入口截面的气体速度分布均匀性对预热催化氧化反应器的氧化效率和运行稳定性的影响,利用CFD软件对预热催化氧化反应器反应室入口的导流分配系统进行模拟计算,确定了扩张段的最佳导流分配方案。结果表明：未加导流板时的原模型在反应室入口处,速度呈现出周围低、中间高的趋势,速度梯度比较大,反应室氧化床入口截面的速度分布不均匀性系数为0.8左右;布置了水平导流板之后,反应室纵向速度分布略微改善,反应室入口处截面的速度分布不均匀性系数降低到0.5左右;增加垂直导流板改装成网格状导流板后,反应室入口处整个截面的速度分布均匀性明显提高,不均匀性系数降低到0.2左右。     

DSM重介质旋流器流场的数值模拟

采用计算流体力学软件,选用RSM湍流数值计算模型,对DSM型重介质旋流器的流场进行了数值模拟.研究了DSM型重介质旋流器流场的速度分布、密度分布和压力分布,得出4点结论：旋流器内的流体沿着溢流管的外侧向下流动,使旋流器分选时存在短路流,降低了旋流器的分选效率.旋流器内的轴向速度越接近中心越高,大约在旋流器半径的中部通过零点,所有速度为零的个点形成了零轴速包络面（LZVV.旋流器内的切向速度从内向外逐渐升高,在空气柱附近达到最大值,然后逐步下降到最低点.由于回流的作用,在旋流器中间造成负压区形成了空气柱,空气柱截面直径大约为溢流口直径的0.6倍.     

煤直接液化减压进料阀组数值模拟与优化

以煤液化减压塔进料前的角阀、球阀及相联管道(简称“减压进料阀组”)的冲蚀磨损失效为研究对象,采用RNG 湍流模型、蒸发-凝结模型、随机轨道模型,结合高温冲蚀磨损实验修正建立的冲蚀磨损模型,数值计算了角阀典型开度下流速、相分率和壁面磨损率等参数的分布规律,并结合实际损伤形貌验证了冲蚀磨损数值方法的正确性。研究结果表明：角阀流道为缩放结构,阀芯头部流速增加,压力降低,发生汽-液转换形成局部空化;空化引起阀组流道内有效传输面积减小,流体介质速度提高,对固相颗粒的拖曳加速效应显著,高速的颗粒碰撞壁面是造成球阀端面及出口管道冲蚀磨损的主要原因。基于等磨损速率对比分析角阀不同入口角度与球阀位置的对应关系,以此提出优化方法。本研究有望为含固多相流介质节流设备的耐磨损优化设计和防控提供参考。     

基于LDA的均直巷道断面突扩风速分布规律实验研究

风速分布是计算井下巷道瓦斯、火灾气体、粉尘运移规律,温度、湿度分布,传热传质过程的基础,对风速传感器布置及测风仪表研制具有重要意义。针对传统的接触式瞬时速度测量方法的局限性,采用非接触式激光多普勒测速仪（LDA）对均直巷道的稳定流动及断面突扩后风流状态进行实验测试。在平均风速为4 m/s左右的条件下,得出即使是均直巷道的稳定流动,其瞬时风速的大小及方向也呈现极度的湍流脉动性,平均脉动幅度可达平均风速值的33%左右,测点风速大小及风向均服从正态高斯分布;在突扩区域有大涡存在,漩涡区风流方向极不规则,各向均有分布,其风速平均绝对值在0.1~0.2 m/s左右波动,表明井下工程测风可有条件地忽略湍流大涡区域。受突扩影响均直巷道断面风速分布呈近似均等的动态的波浪线分布而非拟抛物线型,壁面光滑的实验巷道边界层厚度在5 mm左右,风速以跃迁方式“突变”达到均值。实验表明,传统的测风原理及方法仅能满足一般的工程需要,但是不能满足以湍流为特征的巷道瓦斯、火灾气体、粉尘运移规律,温度、湿度分布,传热传质等过程的计算要求。     

乳胶基质水环输送的机理研究

对目前广泛应用于乳化炸药混装车上的水环输送乳胶基质的减阻机理进行了理论分析, 分别推导出层流同心水环、湍流同心水环的速度分布与流量计算公式, 并得到了从层流到湍流的转捩判据。此外, 优化了水环润滑装置结构参数, 提出了稳定水环输送的相关措施。     

基于速度场系数的主通风机风量单点统计测量方法

针对主通风机风量难以精准监测的问题,提出了一种单点统计测量方法。利用湍流统计法测量单点时均风速,基于速度场结构近似恒定原理将单点时均风速线性转换为断面平均风速,可有效解决风硐内风速非均匀分布和湍流脉动引起的监测误差。并用该方法在金川公司龙首矿风硐内进行了现场试验,结果表明,统计测量获得的速度场系数具有较好的稳定性,并能将监测误差控制在4%以内,大幅提高了主通风机风量的监测水平。方法可用于矿井主通风机性能的定期测定和风量的在线监测。     

Study on application and numerical simulation of the airflow temperature distribution rule in drifting tunnel

According to the law of conservation in the state of turbulent flow, the differential equation describing the airflow temperature distribution in drifting tunnel is derived, By theo-retical analysis and field measurement of the airflow and thermal process in mine, theoretical analysis and systematic flow are developed. By PHONENICS program, the numerical simula-tion is processed, and the changing rule of airflow temperature with various parameters in drifting tunnel is derived. The airflow temperature in drifting tunnel decreases as the airflow velocity increases in a way of negative power exponent, and elevates lineady as the tempera-ture of the incoming airflow elevates.     

基于FLUENT多功能水泵联动阀流场的分析方法

应用三维软件Pro/Engineer建立多功能水泵联动阀的简化模型,应用流体动力学软件FLUENT分析多功能水泵联动阀在最大开度,水流速为3.0 m/s的作用下,阀体管路内部流场的变化,对流场内压力、速度、压力系数、湍动能、流线等参数进行了可视化分析,得出了结论,为在实验室设计出性能更佳的多功能水泵联动阀提供了参考方法和依据,这对于研究工矿企业排水设备具有重要的指导意义。