矩形明渠二维恒定均匀层流断面流速分布及阻力研究

基于广义牛顿内摩擦定律和水流能量方程,推导出了矩形明渠二维恒定均匀层流条件下流速偏微分方程定解问题,使用固有函数法求得了解析解;建立了指数函数型和幂函数型断面平均流速近似表达式;重点分析了在宽深比大于1的条件下,断面平均流速和沿程阻力系数的相应变化情况,并与二元明渠恒定均匀层流进行了对比。分析表明,由于侧壁的影响,断面平均流速下降而沿程阻力系数增加。     

对一次注流法检验TA二次回路的改进

叙述了在变电站施工过程中对TA二次回路检查方法的改进,并通过对以往常用方法和ABB公司专家的检验方法的介绍,与改进方案进行比较,突显出改进方案的优越性。为今后变电站施工中TA二次回路检查的方法提出了新的建议。     

二次流对燃气轮机叶栅端壁上固体颗粒沉积影响的实验研究

在叶栅风洞气流中引入化学反应产生的ＴｉＯ２固体颗粒,并实验观察燃气轮机叶栅气固两相流的固体颗粒在叶栅端壁的沉积现象以及气固两相二次流的运动,揭示了叶机二次流对固体颗粒在端壁上沉积的影响。     

调水工程明渠非恒定流解析近似控制模型研究

本文用线性化圣维南方程研究调水工程明渠输水道多渠段非恒定流,以用于明渠水流运动过程的控制系统设计。文中给出明渠物理属性对渠段水流控制方式选择影响定量分析方法,并推导出以闸门开启面积为控制变量、渠段上下游水位为被控变量的多渠段解析近似传递函数模型。模型准确性通过假设的调水工程输水渠道(包括三段渠段和四个控制闸门)实例验证。     

锂离子二次电池

锂离子二次电池的体积比能量和质量比能量分别为金属氢化物－镍电池的约１．５倍和２倍。为充分发挥锂离子电池比能量高这一特点，生产电子设备的厂家在设计使用该类电池的整机线路时必须充分考虑到该类电池的有关特性、使用方法及电路设计原则，包括放电电流的控制、充电方式的选择、充电电压的限制以及避免过充放等     

正弦型波纹管二次流强化换热模拟研究

基于计算流体力学理论,采用全模型的数值模拟方法,对不同波纹周期和波峰高的正弦型波纹管进行了研究,分析了其管内流动与换热的规律。结果表明:由于波纹管内螺旋二次流的存在,改善了雷诺数对正弦波纹管换热系数的影响,进一步提升了波纹管的换热性能,在湍流条件下,较小波纹周期和较大波峰高的波纹管换热性能更优;在相同条件下,通过改变波纹管的波纹周期,最高可使波纹管强化传热效果达到光滑直管的约4.1倍,改变波峰高最高可达到约4.5倍的强化效果;在实际工程应用中,可通过减小波纹周期或增加波峰高,强化波纹管流体产生二次流,从而降低其流体的流动阻力,以提升其换热性能。     

CFB锅炉燃用福建无烟煤二次风特性试验

为了研究燃烧福建无烟煤CFB锅炉二次风特性,在1台DG75/3.82-11型CFB锅炉上进行了工业热态试验,测试二次风率和上下二次风比变化对锅炉运行经济性和环保特性的影响。试验表明,对于燃用福建无烟煤的CFB锅炉,存在最佳二次风率和最佳上下二次风比,可使飞灰含碳量、炉渣含碳量、灰渣比等参数最佳,CO排放浓度、NOx排放浓度和SO2排放浓度也在合理的范围内。多年的运行实践也证明,保持二次风率在0.39～0.44、过量空气系数在1.25～1.30、上下二次风比为1.0～1.2之间,CFB锅炉的运行经济性和环保特性均可得到有效的保证。     

模拟雷电流对二次线的感应电压试验与电缆屏蔽特性研究

介绍模拟雷电流对二次线的感应电压试验的试验方法和试验结果,并对电缆屏蔽的特性进行了分析。所得结论对有关的“防干扰设计”有一定的参考价值。     

不同翼刀位置控制涡轮叶栅二次流的数值研究

为明确翼刀改善涡轮静叶栅二次流的机理,采用数值模拟的方法研究了端壁加装翼刀静叶栅的三维流场。与常规叶栅二次流特性相比,翼刀的存在降低了端壁附面层内的横向压力梯度,减弱了低能流体向叶栅吸力面/壁角区的堆积;同时通过产生的反向翼刀涡限制了马蹄涡的压力面分支的发展,从而达到减小通道涡的尺寸和强度的目的。通过距离压力面位置远近不同的3个翼刀方案的比较,发现距压力面愈近的翼刀方案控制二次流的效果较好。     

可控涡设计高负荷涡轮二次流旋涡结构及损失分析

采用雷诺平均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型,对可控涡设计的1.5级高负荷亚音速试验涡轮进行三维黏性数值模拟,对叶栅内旋涡发展和损失机制进行全面研究和分析。数值研究表明,在高负荷涡轮动叶栅内,马蹄涡吸力面分支到达吸力面之后并没有消失,而是和压力面分支相交,并一起向下游发展,其位置始终处于压力面分支下侧,紧贴吸力面端部附近,并没有发生相互缠绕作用。受动叶栅通道内强横向压力梯度作用,端壁附面层从压力面侧直接被推向了吸力面侧,所形成的通道涡没有发生强烈的旋涡运动,位置始终限制在叶栅吸力面端壁附近的狭长区域内,呈片状涡结构。低能流体继续向吸力面角隅内运动和堆积,并向展向扩展,与主流发生强烈的掺混作用,损失急剧增加。因此,提高高负荷涡轮级效率的关键在于提高动叶性能。     

明槽交汇区污染物浓度场分布规律研究

明槽交汇水流存在于很多水力系统中，交汇区水流结构十分复杂，对干、支流交汇浓度场的研究具有重要意义。本文采用能突破空间单点流速测量局限的PIV技术，观测在不同交汇角及污染物浓度等条件下非对称型交汇明槽的污染物扩散情况，分析污染物浓度场的分布规律。试验结果表明，支槽来水刚汇入主槽水体时，交汇区的表层污染物的扩散较其他水平面更为均匀，但随着两种水体不断混合，其他水平面的污染物比表层污染物混合得更加均匀。交汇角越小，使得支流中污染物进入主流后在交汇口下游支流侧形成较长的污染带；相反交汇角越大，形成的污染带在横向偏移上越突出；污染物浓度越大也会使得污染带变长。污染物浓度的变化对混合层的位置及宽度影响较大。PIV技术能良好地观测交汇区污染物扩散规律，可应用于明槽交汇区的浓度场试验研究。     

淹没植被浅水明渠流的非对数流速分布规律

随着对生态环境的日益重视,有关植被的水力学研究近年来进展迅速.对于淹没植被,现有的研究一般认为植被表层水流仍满足对数分布.但在浅水情况下,表层水流流速明显偏离对数规律.本文首先通过改变表层水深、植被杆径和密度,开展了淹没植被浅水明渠流多工况水槽实验,并运用激光多普勒测速仪对垂线流速分布进行了测量;然后结合Prandtl...     

明渠自掺气水流中气泡尺寸和个数的分布

针对目前有关明渠自掺气水流中气泡尺寸和个数分布的实测资料极少的现状,本文采用针式掺气流速仪在坡度为45°的陡槽上对三种流量下自掺气水流沿程四个不同断面中部的气泡尺寸、个数进行了测量和统计分析.三种流量下,气泡的最小弦长、最大弦长、平均弦长自槽底向上都呈增大趋势,其中最小弦长存在一上限值,靠近槽底大慨10%水深范围内实测的气泡平均弦长小于1.5mm.距槽底1mm处,个数比例≥5%的气泡弦长≤1mm,而个数份额≥10%的气泡弦长≤0.5mm.气泡的弦长不同,其个数份额沿水深的变化趋势不同,弦长在0.4mm～2mm范围内的气泡的个数比例在0.09～0.15倍水深处(由槽底向上算起)达到最大值,而弦长在2mm～10mm范围内的气泡的个数比例在0.7～0.85倍水深处(由槽底向上算起)达到最大值.     

明渠完全掺气水流水力特性数值模拟研究北大核心CSCD

明渠自掺气现象常见于水利工程,当水流流速较高时,空气在较大的紊动作用下会扩散至水槽底部形成明渠完全掺气水流,水流掺气对水力特性有较大影响。目前对掺气的研究大多通过模型试验,而模型试验又存在难以忽略的缩尺效应。本文采用混合模型、紊流模型和浓度方程建立了一套水气二相流数值模型,利用有限差分方法进行离散求解。采用明渠自掺气试验对该数值模型进行验证,掺气浓度和水流流速的数值模拟结果与试验数据吻合良好,说明本文建立的数值模型能有效地模拟明渠完全掺气水流水力特性。进一步研究发现,对于明渠完全掺气水流,掺入水体的空气受强烈紊动作用可以到达水槽底部,使得壁面对掺气水流阻力作用减小,造成掺气水流流速明显大于相应非掺气水流流速。     

含淹没刚性植被明渠水流特性的试验研究

水生刚性淹没植被大量存在于海洋、河流、水库、湖泊及运河中,对水流结构、河床冲淤、洪水演进及航运造成较大影响。为了准确掌握水生刚性淹没植被对水流的影响,需要对含植被水流问题进行系统的研究。本文利用三维激光多普勒测速仪等仪器对实验室水槽中四种排列（全覆盖平行排列、全覆盖交错排列、半覆盖平行排列、半覆盖交错排列）、四种淹没度下水生刚性淹没植被（用玻璃棒代替）的扰流特性进行了测量,并对实测结果进行了系列分析。试验结果表明,植被的密度、排列方式和淹没度对水面坡降、水头损失、水流流速和紊流强度都有明显的影响。     

凹槽长度对后台阶湍流特性影响研究

为探究上游凹槽长度对后台阶流动影响,采用数值模拟方法对雷诺数6500、9000下后台阶流动进行研究,得到不同凹槽长度下,凹槽内、后台阶流道内流速及湍动能分布和后台阶时均再附距离的变化规律。结果表明：(1)凹槽可以减小后台阶时均再附距离,但当凹槽长度大于等于7倍台阶高度时,时均再附距离受凹槽长度影响较小,并趋于定值,相比无凹槽情况,时均再附距离平均减小12%。(2)凹槽长度可以改变后台阶分离点断处湍动能分布,增大分离点处湍流度。当凹槽长度大于等于7倍台阶高度时,断面湍动能呈现出S型分布,极大值出现在0.3倍流道高度附近;当凹槽长度小于7时,湍动能分首先在0.05倍流道高度附近达到极大值,而后0.6倍流道高度附近达到极小值。(3)通过缩放尺度因子,得到后台阶流动近似再附距离,解释了湍流度对后台阶流场的作用机理。时均再附距离与近似再附距离有着良好的线性关系,湍流度增大促进自由剪切层的下沉,缩短剪切层再附到下游壁面的时间,进而缩短了时均再附距离。     

不对称地形下进/出水口明渠段环流特性研究

为研究不对称地形下明渠段内的环流特性,以一抽水蓄能电站上水库为研究对象,对引水明渠内部的流场进行了详细的数值模拟分析。研究发现,由于明渠前方及两侧的地形边界不对称这类不利地形条件,明渠内产生了较大范围的环流,不仅影响明渠内的水流流态,还降低了各进/出水口拦污栅断面水流的均匀性,属不利的水流现象。针对这一情况,提出通过加大明渠连接段长度并扩大明渠一侧开挖范围可以使环流位置远离进/出水口,在一定程度上改善明渠内的水流流态,降低拦污栅断面水流不均匀程度,减小环流的不利影响。本文研究成果可以增大抽水蓄能电站进/出水口选址的灵活性,避免大范围的开挖,为抽水蓄能电站明渠布置方案的设计提供有益的参考。     

论明槽挟沙水流的阻力

从挟沙水流的能量平衡原理出发 ,指出泥沙的运动从两个方面影响水流的阻力 :一是由于卡门常数的减小而引起的阻力减少 ,二是由于推移质泥沙的存在而引起的阻力增大。两者对阻力的作用正好相反 ,因而挟沙水流阻力比清水可能减小、增大及不变 ,取决于两者的对比程度。并从理论上给出了动平整床面挟沙水流阻力的计算公式 ,该公式的计算结果与实测资料吻合较好     

正弦派生曲线弯道水流结构特征实验研究

探究窄深型弯曲河段三维水流结构,使用声学多普勒流速仪(ADV)对正弦派生弯道水槽中40个断面12160个测点三维水流数据进行加密测量研究,研究结果表明:弯曲岸壁形态改变了水流结构特征,曲率为0断面附近区域为水流动力轴线在左右两岸摆动的过渡区;在左右两岸侧,纵向流速沿程波动分布,波动周期相同相位相差180°,且在凹岸处存在小流速区;各断面存在中心区近底主环流和近岸近水面反向小环流,部分断面近岸近底还出现与中心环流同向的小环流,环流强度最小值出现在各弯段弯顶附近。实验数据可为连续多个弯道数值模拟提供数据验证参考。