T型微通道中电渗流及混合的浓度效应分析

电渗流及混合在微流控芯片中具有广泛的应用。该文采用Laplace方程、Navier-Stokes方程和Nernst-Plank方程描述微通道中的外加电场、速度流场和离子浓度场,基于有限元法研究了离子浓度对微通道中电渗流及其混合过程的影响。讨论了电导率、ζ电势和介电常数对微通道内不同物理场的影响规律,定量分析了T型微通道内的混合效率。结果表明,在考虑离子浓度影响的变量模型中,微通道内电场、流场和离子浓度呈非对称分布;常量模型中,电场、流场和离子浓度呈对称分布。微通道入口溶液浓度差相同时,常量模型的混合效率比变量模型的低得多。变量模型中,溶液的混合效率随着入口溶液浓度差的增加而增大。     

基于数值模拟的管道离心泵水力性能及能量耗散研究

采用雷诺时均的方法,基于SST k-ω湍流模型,开展了管道离心泵能量损失可视化的数值模拟研究。计算结果表明：叶轮内高压主要分布在叶片出口边,蜗壳内压力主要分布在隔舌和出口通道;管道离心泵的能量耗散中脉动熵产占主导地位,设计工况下管道离心泵的能量耗散最低,小流量工况的能量耗散是设计工况的3.4倍,大流量工况的能量耗散是设计工况的2.9倍;叶轮进口边、压力面、出口边以及间隙处能量耗散最大,蜗壳隔舌和出口通道内能量耗散最大。研究成果对同类水泵的低能耗设计提供了参考。     

城市雨洪排涝计算模型研究

城市街道积水回流对地下管网排水影响显著,为了反映地表回流的影响,提出了包含街道和管道的双层排水结构模型,通过虚拟连接通道进行地表和地下排水系统的水量交换,并推导了通道过流量的计算方法,实现了街道积水回流的模拟,建立了完整的城市雨洪排涝计算模型。利用典型案例对模型计算进行验证,结果表明:该模型可模拟街面积水和过流过程,在发生街道漫流的情况下,计算结果合理,较传统模拟方法更贴近实际。     

东莞城区内涝仿真模型设计

内涝仿真模型系统是根据城市雨水汇流网络情况及排水管网系统的实际情况,建立东莞市城区内涝仿真计算模型,并为模型设定参数,对城市内涝洪水进行模拟。该程序通过读入各排水区网格、普通通道、特殊通道、特殊通道节点、管道要素、管道节点逻辑拓扑关系及属性数据,进行东莞内涝水深模拟的数值计算。     

带耗散自由面势流方程的Crank-Nicolson有限差分方法数值模拟

该文建立了带耗散自由面势流方程组Crank-Nicolson有限差分方法。通过坐标变换将不规则的水槽区域变换为一个规则的正方形区域,在计算区域构造交错网格,对非线性势流方程组建立Crank-Nicolson隐格式的有限差分方法,设计了流场变量的耦合迭代的算法。数值求解了在无耗散情况下的自由面数值解与解析解的误差,数值解吻合Frandsen的解析解。数值模拟了在不同耗散系数下的自由运动,水平激励和垂直激励下的自由面波高和速度场。数值实验表明自由振动和垂直激励振动随着耗散系数的增加波高和流场速度都减小。在水平激励下的自由面波高和速度场随耗散系数的增加而减小,当波高和速度衰减到一定程度后,自由面保持稳定的波高和速度场,自由面波高出现了耗散现象。     

地下管道渗漏量计算探讨

以管道验收技术标准为基础,提出了管道渗漏量的计算方法.管道渗漏量可通过验收试验允许渗漏量经压力修正及非满流修正后得出；通过压力流管道和重力流管道的对比计算,得出了连接井渗漏量的典型值.该计算方法对评估已运行地下排水管道的渗漏量及对地下水水质的影响有参考价值.     

床面上直立圆柱绕流问题的湍流模型比较

该文采用RANS方程和RNGk-ε、k-ω以及RSM三种湍流模型进行计算,模拟了床面上直立圆柱周围的三维复杂流场,分析了定床条件下光滑床面和粗糙床面条件下流场的形态,并将计算结果与实验进行了对比.结果表明,这三种模型均能模拟出圆柱周围的流场,但是在结果上有一定的差别.要使k-ω模型较好地模拟床面的剪应力,需要比其它两个模型更密的计算网格.与RNGK-ε,k-ω模型相比,RSM模型能够更好地模拟圆柱附近的速度场和床面的剪应力,但是计算时间往往更长.     

大涡模拟在水下航行体周围黏性流场计算中的初步应用

在空间过滤得到的不可压缩流动的大涡模拟控制方程基础上,利用基于三阶迎风偏置格式的混合差分及二阶中心差分离散控制方程的对流项及耗散项,离散得到的线性方程组通过无矩阵计算的隐式LU-SGS（Lower-Upper Symmetric Gauss Seidel）分步迭代方法求解.利用大涡模拟（Large Eddy Simulation-LES）方法对水下航行体周围的黏性流场及水动力进行了定常数值模拟,计算得到的速度、压力分布及阻力值与试验吻合较好.     

极细颗粒黏土渗流的微电场效应试验分析

土颗粒表面附有电荷并产生微电场,电场的作用使颗粒表面形成结合水膜,同时又影响土孔隙水中的离子运动规律而产生渗流离子效应,这两方面的影响将显著改变土体微孔隙的渗流特性,上述原因产生的渗流特性变化称为渗流的微电场效应。对于极细颗粒黏土,土颗粒表面电位可达数十至数百mV,致使渗流规律受到颗粒表面电场的显著影响。采用试验方法分析极细颗粒黏土微孔隙渗流的微电场效应问题,测试了不同孔隙水离子浓度情况的渗流固结结果,并由渗流固结试验成果推演颗粒表面电位对渗流特性的影响规律。试验结果表明,随孔隙水离子浓度的减少,颗粒表面电位增大,试样等效渗透系数和固结速度随之减少,极细颗粒黏土微孔隙渗流具有明显的微电场效应。     

基于NUMECA软件的水轮机内流场数值模拟

在单方程模型的基础上,推导求出双方程湍流模型.并且运用NUMECA公司FINE系列软件采用单流道法,对HLA 616水轮机转轮内部流动特性进行数值模拟.对转轮及叶片上的速度和压力分布进行了分析.减少了计算时间,提高了计算效率.