矩形通道内混合对流入口段阻力特性的实验研究

通过实验研究中心截面沿主流方向带有均匀加热平板的矩形通道混合对流入口段的阻力特性,得到Re数、Gr^＊数和倾斜角度对阻力系数的影响。实验结果表明：阻力系数随倾斜角度｜θ｜的增大而增大,在RP数的不同范围内呈不同的特性。Re数小于1500时,阻力系数随Re数的增大而减小,随G^＊数的增大而增大。当Re大于1500时,阻力系数受Re数和G^＊数的影响很小。综合考虑JRP数、Gr^＊数、倾斜角度及管道长径比的影响,对Re数大于1500和小于1500分别给得出了阻力系数的关联式,该组关联式与实验数据吻合良好,偏差小于10％。     

复合式波纹板传热与阻力特性单吹瞬态实验研究

DN型波纹板传热元件是回转式空气预热器中的常用板型,但有关DN板的研究报道较匮乏。文中采用一种改进的单吹瞬态技术对DN板的传热、阻力特性展开实验研究,测量DN板的传热和阻力系数。实验结果表明DN板的传热、阻力性能与DU板相当,而介于CC板和平行平板之间。实验发现DN板的传热系数j和阻力系数f随着雷诺数Re的增大而减小。根据本文实验数据拟合了DN板特性参数j和f数的实验关联式。     

细沟侵蚀下的坡面水动力学特性研究

研究细沟水流水动力学特性,是了解和掌握细沟侵蚀机理的关键,也是建立土壤侵蚀预报模型的基础。本文在室内放水冲刷试验基础上,对不同土壤容重(1.2、1.35、1.5 g/cm~3)、流量(2、4、8、16 L/min)、坡度(5°、10°、15°、20°、25°)条件下的细沟水流水动力学特性进行了研究,结果表明:流量和坡度都是影响水流流速的重要因素,流速可以用坡度和流量的幂函数来表示,且坡度是影响流速的主要原因;土壤容重对流速有一定影响,且随坡度的变化对流速的影响存在差异;水流雷诺数变化范围在248~1932之间,土壤容重和坡度对雷诺数均没有影响,雷诺数主要与流量有关,且随流量的增大呈线性关系;细沟水流弗劳德数在各试验条件下基本大于1,属急流状态,土壤容重对弗劳德数的影响类似于流速,随坡度的不同有一定差异;水流阻力系数变化范围为0.04~0.955之间,随坡度和流量的增大呈先增大后减小的趋势,且受土壤容重影响明显,在低坡和陡坡下都随土壤容重增大而减小。     

复合式波纹板传热与阻力特性数值研究

DN(double notched)型波纹板传热元件在回转式空气预热器中应用广泛,为了揭示DN板波纹通道内的微观流动形态和强化传热机理,本文采用LBKE(Lam and Bremhorst k-ε model)湍流模型和计算流体动力学(CFD)数值模拟技术对DN板的传热、阻力特性展开研究,预测DN板的传热和阻力系数,分析DN板通道内的流场和温度场。模拟计算发现:DN板通道内的流动可分为波纹通道流动和平直通道流动两大类;DN板斜波纹段、凹槽段迎风面努塞尔数(Nu)较大,背风面Nu较小;Nu随着雷诺数(Re)的增大而增大,DN板上的Nu分布随着Re的增大而更趋均匀;增加DN板上斜波纹结构比例可提升其传热能力,但阻力损失也会相应增加;DN板在中等Re水平(Re≈5000)下运行时效果最佳,此时既能保证DN板上Nu均匀分布又控制了阻力损失大小。     

坡面植被水流水动力学特性研究北大核心CSCD

本实验为人工水草模拟植被覆盖条件下的坡面流水动力学特性研究,以水力学和流体力学基本理论为依据,通过室内定床阻力模拟放水实验,定量的研究了植被覆盖度为9．3％（2500簇／m2）的工况下,不同坡度和流量组合对植被水流各水动力学参数的影响。结果表明：坡面植被水流平均流速随坡度和流量的增大呈递增趋势,可用线性函数或幂函数关系模拟,且线性关系优于幂函数关系;植被坡面流平均水深与流量和坡度之间也存在着显著的线性关系和幂函数关系;植被坡面流的佛汝德数随流量的增加而减小、随坡度的增加而增大,并呈现出一定的幂函数关系,但佛汝德数主要受坡度的控制,流量对佛汝德数的影响很小;阻力系数随雷诺数的变化规律呈单驼峰形式,本实验条件下,在雷诺数为1500～2000时达到最大值,当雷诺数大于2000时,随雷诺数的增加阻力系数反而减小,最后逐渐趋于稳定,可见两者之间并非呈简单的递增或递减关系。     

坡面植被水流水动力学特性研究

本实验为人工水草模拟植被覆盖条件下的坡面流水动力学特性研究,以水力学和流体力学基本理论为依据,通过室内定床阻力模拟放水实验,定量的研究了植被覆盖度为9.3%(2500簇/m2)的工况下,不同坡度和流量组合对植被水流各水动力学参数的影响。结果表明:坡面植被水流平均流速随坡度和流量的增大呈递增趋势,可用线性函数或幂函数关系模拟,且线性关系优于幂函数关系;植被坡面流平均水深与流量和坡度之间也存在着显著的线性关系和幂函数关系;植被坡面流的佛汝德数随流量的增加而减小、随坡度的增加而增大,并呈现出一定的幂函数关系,但佛汝德数主要受坡度的控制,流量对佛汝德数的影响很小;阻力系数随雷诺数的变化规律呈单驼峰形式,本实验条件下,在雷诺数为1500~2000时达到最大值,当雷诺数大于2000时,随雷诺数的增加阻力系数反而减小,最后逐渐趋于稳定,可见两者之间并非呈简单的递增或递减关系。     

相对粗糙度和雷诺数对90°弯管局部阻力系数的影响

工程水力计算中的弯管局部阻力系数多为经验值,取值因来源不同而相差数倍,直接影响水力损失计算精度和工程造价.以90°圆弧弯管为研究对象构建模型,采用不同粗糙度钢管试验验证了三种k-ε紊流模型的正确性,在工程常用雷诺数范围3.2 ×104≤Re≤3.2×107和相对粗糙度范围0≤Δ/D≤0.002,模拟计算了不同相对粗糙度和雷诺数组合下的200余种工况的局部阻力系数.结果发现局部阻力系数与沿程阻力系数有类似的分区特征,存在光滑区、过渡区和粗糙区.在光滑区,局部阻力系数与雷诺数呈幂函数递减;在过渡区,局部阻力系数与雷诺数和相对粗糙度均有关;在粗糙区,局部阻力系数与相对粗糙度正相关,与雷诺数无关.局部阻力的影响长度在光滑管内随雷诺数增大呈非线性递增,在光滑管以外,随雷诺数的增大先递减然后趋于稳定,与相对粗糙度呈负相关.局部阻力系数与沿程阻力系数之间有一定函数关系,函数系数的变化仅与相对粗糙度有关.研究结果可为弯管局部损失的估算提供参考.     

超临界压力下600 MW直流锅炉水冷壁内螺纹管摩擦阻力特性研究

研究国产 6 0 0MW直流锅炉水冷壁内螺纹管在超临界压力下的摩擦阻力特性。试验段为Φ2 8×5.4 1mm的四头 12Cr1MoV内螺纹管 ,试验参数为压力P =2 3MPa～ 2 7MPa ,质量流量G =6 0 0kg/ (m2 ·s)～180 0kg/ (m2 ·s) ,工质焓h =6 0 0kJ/kg～ 2 6 0 0kJ/kg ,雷诺数Re =5× 10 4 ～ 1× 10 6 。通过试验 ,得到了内螺纹管的摩擦阻力系数及其随压力、质量流速、工质焓和雷诺数的变化规律。根据试验数据 ,总结出了超临界压力下内螺纹管的摩擦阻力系数经验关系式。     

矩形微管内流动特性的实验研究

以极性液体蒸馏水、无水乙醇和非极性液体R113作为实验工质,流过相对粗糙度1.40%、水力直径170.37 mm,相应高宽比为0.66的由晶体密封生长所形成的矩形紫铜微管,测量微管进出口参数及微管内流体流量,从而获得雷诺数Re与摩擦阻力系数f、Re与Poiseuille数Po、Re与压力梯度Dp/DL的关系。实验结果表明：在43.17 < Re < 4 091.5的实验范围内,流体的极性对微管流动阻力特性没有影响;同时实验结果表明对于粗糙度为1.40%的矩形紫铜微管,内壁面粗糙度对层流区摩擦阻力特性影响不大：当Re小于1 600~1 800时,所有微管内的流动阻力特性与经典理论预测值接近;当Re =1 600~1 800时,微管的f值开始偏离理论预测值,流体发生转捩。     

非设计工况下虹吸式出水流道内流数值分析

采用非结构化网格和SIMPLEC算法，对非设计工况下虹吸式出水流道的内部流动进行了数值分析。结果表明，轴流泵后导叶出口断面流速分布不均匀，存在横向流速和剩余环量，与均匀、无旋和轴向出流假定有明显差别。在非设计工况下，虹吸式出水流道内部流态恶化，下降段和出口段的回流区范围增大，驼峰断面和出口断面轴向流速分布均匀度显著下降。在Q=3501／s时，出口断面左右两侧质量加权平均流速分别增大了93．39％和35．54％。研究还发现，流道右侧的流量大于流道左侧的流量，在p=2501／s及Q=4201／s时，左右侧流量比高达1：2．33。非设计工况下流道的水力损失恒大于相同流量时设计工况下的水力损失，左侧的水力损失大于右侧的水力损失，且不符合二次抛物线变化规律。在水泵最高效率点附近，设计工况与设计工况下水力损失的差值有最小值。     

高拱坝表孔宽尾墩水力特性试验研究

采用模型试验方法,对宽尾墩消能工应用于高拱坝表孔后,其下泄水流流态、泄流能力、水垫塘流态及水垫塘底板冲击动压等水流特性进行了研究。结果表明：高拱坝表孔宽尾墩流道内存在自由跌流、急流冲击波及缓流三种流态;当处于急流冲击波流态时,其下泄水舌呈窄而高且长的窄长流态,水舌纵向扩散效果明显,并且宽尾墩体型几何参数变化不会影响其泄流能力;水垫塘底板最大时均冲击动压值随着堰顶水头的增高而增大,随着宽尾墩收缩比的增加而增大,随着墩尾折角的增大而减小,随着坝面倾角的增大而减小。     

拔模角对质子交换膜燃料电池流场的影响

模铸法制备质子交换膜燃料电池双极板对于降低燃料电池的制造成本有着重要意义.而模铸过程中模具拔模角度的变化,会引起双极板上流道的截面形状的变化.为了研究拔模角对流场性能的影响,在燃料电池CFD模型和实验所得参数的基础上,对阳极与阴极分别采用单通道和四通道蛇形流场、拔模角从0°到30°条件下的50 cm2单电池的流场进行了模拟计算.研究发现,随着拔模角的增大,阳极与阴极侧流道总压降先下降后上升,气体扩散层漏流量和到达反应层气体浓度则一直增加.综合考虑,建议选择阳极和阴极侧拔模角分别为14°～25°和10°～18°.     

沟道截面形状对μDMFC气液输运的影响

设计矩形、三角形、半圆形、梯形和倒梯形截面形状的相同水力直径沟道,基于流体体积方法进行微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)阳极流场沟道内气液输运数值模拟,研究截面形状对流场板沟道内含气率和压降特性的影响。单层流场板沟道中,矩形截面沟道的含气率稳定在0.55且平均压降为750 Pa,与其他截面形状沟道相比,含气率适中且平均压降最小,适合作为优选方案;在相同截面形状下,双层流场板沟道中含气率比单层流场板沟道的含气率低约50%,平均压降也更低,其中三角形截面沟道内的含气率最低(小于0.2)且平均压降最小(不足200 Pa),可作为优选的截面形状。     

基于模糊综合评价方法的内河河网流量分配模型

内河河网水环境改善可通过水体置换实现,对于来流一定的内河河网可通过优化河网的流量分配来实现各河段水体置换。河网流量分配与河网几何特征属性存在着密切的河相关系,当河网流量发生变化,河流自动调整达到平衡后,其纵横剖面形态与流量之间就形成特定的主从变量关系,本文选取河长l、河底比降i、分汊角度а等关键几何特征属性作为流量变化的从变量,引入模糊数学理论及粗糙集理论,运用模糊综合评价法确定不同几何特征属性对河网流量分配的影响权重,用于预测内河河网各河段的流量分配。将该模型应用于福州市内河引水工程水动力环境研究,验证了所建模型的合理性,研究结果对河网配水方案规划或常规运行调度方案比选具有重要的参考价值。     

锥面密封截止阀密封面失效原因分析与改进措施

锥面密封截止阀因汽蚀、结构设计存在不足而导致截止阀泄漏、密封面失效,对此提出了改进措施:锥面密封截止阀阀瓣密封面采用气相沉积技术,有效提高密封面抗氧化、抗擦伤、抗汽蚀性能;增大阀腔,减小流阻损失,可减小密封面的汽蚀;减小阀瓣锥面角度,阀瓣重心前移,减小初偏角,使阀瓣轴线与阀杆轴线重合,截止阀密封性增强;并在理论上探讨将锥形阀瓣改为球形阀瓣,提高密封面的稳定性。     

基于PIV技术的明槽交汇区流场试验研究

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、支流交汇流场的研究具有重要意义。研究采用能突破空间单点流速测量局限的PIV技术,观测不同汇流比条件下非对称型交汇明槽的三维水流结构,分析交汇区流场的演变规律。试验结果表明,交汇口上游的水面比降随汇流比的增大而减小,交汇口处及下游合流掺混区水面比降随汇流比的增大而增大。交汇口上游各断面垂线时均流速随汇流比的增大而增大,各断面时均流速随汇流比的增加而受到顶托效应的影响越大,交汇口各断面垂线的时均流速随汇流比的减小而减小,分离区随汇流比的减小而增加。PIV技术能良好的观测交汇区水流结构,可应用于明槽交汇区的流场试验研究。     

二维交流滑动弧放电物理参数分析

笔者对刀片式交流滑动弧放电过程进行了系统的分析,考察了进气流量、电极间距等因素对放电电压、电流、放电功率、对流换热等物理参数的影响.实验结果表明:当流量较低,如0.9 L/min时,放电电压随着弧长增加呈现二次曲线增长;当流量提高,超过10 L/min时,放电电压在电弧较短区域变得紊乱.放电功率随着气流量的增加.先线性...     

河道斜交桥墩壅水特性数值模拟研究

跨河桥梁因桥墩阻水引起上游河道壅水,影响泄洪;目前桥涵水文学对于桥梁-河道正交情况的壅水计算已形成大量实用成果,河道斜交的桥梁水流结构更为复杂,已有理论和经验公式对斜向因素影响规律总结不足。建立模拟桥墩壅水的二维水流数学模型,实验验证后,数值模拟研究了斜向布置桥墩绕流水动力结构和壅水特性,分析总结了桥墩阻水比10% ~ 40%时,最大壅水高度、桥墩绕流流场结构随桥墩尺寸、斜交角度、来流流速的变化规律;模拟结果表明,在顺流向阻水比一定时,最大壅水高度随桥墩斜向角度呈先增大后减小趋势,斜交还将引起河流水流流向偏转,造成两岸流速分布的显著不对称分布。研究成果为河道斜交桥梁壅水预测和护岸工程设计提供了科学依据。     

美国迈卡伦湿地河流主槽-洪泛区水力连通特征

基于先进的Ad H水动力学计算模型,以美国内华达州塔基河迈卡伦研究域为例,从主槽-洪泛区系统的流场特性、不同河道形态下的跨界流量分布以及粒子在系统内运动传输规律三个方面,详尽地分析洪水过程下主槽与洪泛区之间的水力交互连通关系。研究结果表明,在洪峰流量期间,有接近60%的洪峰流量从洪泛区经过,约为主槽流量的1.52倍;主槽-洪泛区之间的跨界流量交换方向和量级受到河流形态和洪峰流量的共同影响;粒子示踪统计结果表明绝大数(85%)粒子能够至少一次穿过河流边界,揭示出主槽和洪泛区之间存在较强的水体交换,此外,粒子运动轨迹和停留时间分布特点反映主槽-洪泛区系统水力交互关系具有较强的时空分异特性。     

射流卷吸作用影响射流偏转的理论分析

在大型四角切向燃烧锅炉中 ,从四角燃烧器喷口喷出的射流总是要不可避免地偏离其设计方向 ,射流偏转的根本原因是由于射流两侧存在静压差 ,而射流的卷吸作用是射流两侧产生静压差的根源。本文根据射流的卷吸性质 ,运用理论分析的方法 ,计算出了燃烧器喷口射流两侧的静压差Δps,并找出影响压差Δps 的因素 ;计算出Δps 与射流流速u2 的关系 ,并用冷模实验对此结论作了验证