河岸侧向潜流水力交换过程试验研究

河岸侧向潜流水力交换对河流及其岸滩的生态健康有重要影响。为阐明河岸侧向潜流水力交换特征,基于室内二维砂槽模型试验,分析了潜流在沉积物中横向和垂向上的运动规律。研究结果表明,河岸侧向潜流运动主要受河水—地下水位差和重力作用影响;沙质河岸中的河水入渗前锋线呈凹凸形态,侧向潜流运动存在底部优势流现象,岸滩不同深度处的横向潜流交换速率大小存在差异;在单次河道水位涨落过程中,岸滩剖面内最大河水入渗面积出现在河道水位下降至略高于地下水位时。研究成果可为监测场地布置及河流生态保护提供参考。     

阶梯-深潭结构下的潜流交换过程试验研究

通过水槽试验验证了FLUENT结合COMSOL模拟阶梯-深潭结构下潜流交换过程的可行性,对比平坦河床,分析了阶梯-深潭结构下潜流的交换路径及不同区域的交换强度。结果表明,实测河床水沙界面水压力与模拟值吻合较好,阶梯坎附近呈现顺流下沉流、平行流、顺流上涌流、逆流上涌流4种水流状态。阶梯-深潭结构引起的水头变化是潜流交换的直接驱动力,阶梯坎上游及冲刷坑下游地表水进入河床后在冲刷坑内重回地表,完成了潜流交换过程。阶梯-深潭结构的潜流交换强度约为平坦河床的100倍,最大值出现在阶梯坎下方,最小值出现在阶梯坎下游约1m处的"速度零点"区域,该区域下游潜流交换速度明显减弱。     

洪水过程对垂向潜流交换作用的影响

选取洪峰和涨洪历时两个参数,利用COMSOL模拟研究了单峰洪水一个周期内河床表面压力分布变化条件下,在河道潜流区地表水与地下水进行潜流交换时,潜流交换量随时间的分布特点、示踪粒子在河床中滞留时间的变化规律以及潜流交换在潜流带深度方向的变化规律。结果表明,在单峰洪水一个周期内,涨洪历时的大小对潜流交换量和交换深度影响并不显著,但随着涨洪历时的增长,粒子滞留时间会随之增大;洪峰大小与潜流交换总量、交换深度均呈线性关系,即洪峰越大,潜流交换量越大,潜流交换深度也越大;随着洪峰的增大,粒子滞留时间也会随之增大。     

三角形河床形态对潜流交换作用的影响

为揭示交错三角形河床影响下的潜流交换机理,利用Fluent和COMSOL软件构建了三角形河床地形影响下的地表水-地下水流动的数学模型,并采用试验数据对模型模拟的地表水流速进行了验证,分析了水沙交界面的流速与压力分布和潜流交换区与缓流区的流速分布等。结果表明,河床几何形态促使水沙交界面形成了高低压交错分布的情况,强烈影响着水沙交界面和潜流带的流速分布及大小。波峰上游侧为下降流区域,波峰下游侧为上升流区域。潜流交换区的横向流速与纵向流速分量分别形成了一条"缓流带",其相交区域为潜流交换区的缓流区,缓流区的位置随着三角形河床波峰的位置而变化。研究成果可为三角形河床地带的工程建设提供参考。     

自然环境下湿分分层土壤中热湿迁移规律的研究

建立描述存在干饱和层时的土壤热湿传递的数学模型并进行数值模拟，获得自然环境下土壤中温度、湿分分布以及水分蒸发的动态特性，分析干饱和土壤层对土壤热湿迁移及水分蒸发的影响。数值模拟获得实验支持。     

太阳辐照下湿份分层土壤中热湿传输的数值模拟

考虑温度对土壤湿分迁移的影响，建立描述存在干饱和层时的土壤热湿传递的数学模型，并就自然环境和恒定太阳辐照下两种情况进行数值模拟，获得不同环境条件下土壤中温度和湿分分布以及水分蒸发的动态特性，分析干饱和土壤层对土壤热湿迁移与水分蒸发以及温度对土壤湿分传输的影响。     

第二松花江下游洪水过程对河水——地下水交换的影响

为分析第二松花江下游洪水过程对河水-地下水交换的影响,以第二松花江下游德惠河段2016年10月15日~11月16日经历的一次涨洪—退洪过程为例,根据热示踪法,运用VFLUX2.0.0程序计算了该河段河水—地下水交换强度,探讨了洪水前和洪水过程中研究区河水—地下水交换模式及交换强度的变化。结果表明,洪水过程改变了河水—地下水交换模式,使交换强度增加。研究结果为该流域地下水资源的评价与管理、地表水与地下水的综合利用提供理论依据。     

热分层对HCCI燃烧过程的影响

在一台经改装的单缸光学发动机上进行不同热分层下均质压燃燃烧过程实验研究.保证每循环供油量一定,燃料为正庚烷,转速为600 r/min,进气压力为0.1 MPa,进气温度分别为95℃和125℃;循环冷却水温度分别为55℃、65℃和85℃.研究结果表明,冷却水温度和进气温度的变化,改变了缸内温度分布,对HCCI这种受控于化学反应动力学的燃烧过程有很大影响,引起微弱自燃着火、局部燃烧淬熄和相对均匀燃烧等不同燃烧过程;缸内热分层越大,自燃着火传播速度越慢,燃烧的不均匀性越大;增大缸内热分层,可以降低燃烧反应速率,具有拓宽HCCI运转工况范围的潜力.     

分层土壤短距离放线下接地电阻测试方法研究

当土壤不均匀,如土壤为双层甚至三层时,采用传统补偿法测量接地电阻往往会带来较大测量误差。研究提出了短距离放线方式下接地电阻测试方法。分析了工频接地电阻与电流注入点的位置关系,研究了不同电流注入点对接地电阻测量偏差的影响规律,验证了短电流极引线法在工频接地阻抗测试中的可行性。针对不同的土壤结构,研究了电流引线布线长度对电压补偿点位置的影响。提出不同土壤结构下电流引线长度的选取规律,实现了短电流引线下接地阻抗的准确测量。     

扩散层结构对质子交换膜燃料电池性能的影响

设计了等效孔隙率为0.67且含有不同孔径分布的5种扩散层,并建立了二维、单相、等温的质子交换膜燃料电池稳态模型,模拟研究了扩散层内不同孔径分布对电池性能的影响。研究表明,扩散层骨架的特性直接影响电池的电性能,电子通道的最小尺寸会影响极化曲线欧姆极化区的斜率;阳极侧氢气的传输受孔结构影响不大,认为基本不受孔结构的影响;在阴极侧,氧气的传输受气体通道与流道交界面尺寸的影响。     

台州市长潭水库分层取水口高程的确定

长潭水库因取水口位置过低,每年6～9月原水中的铁、锰浓度常超过集中式生活饮用水地表水源地限值标准,大幅增加水厂的运行成本和影响出厂水质。为此,分析了长潭水库2012～2016年分层水质监测数据及其成因,并结合水厂的制水工艺合理确定长潭水库分层取水口高程。发现水温和溶解氧是导致原水铁、锰超标的主要因素,10m水深是长潭水库铁、锰和氨氮垂直浓度梯度的分界线。根据原水水温、溶解氧、pH值、铁、锰和氨氮对水厂运行和出水水质的影响,结合长潭水库多年逐日平均水位保证率统计成果,确定分层取水上层取水口底高程为26.05m,下层取水口底高程为16.05m,既能保证台州市引水工程尽可能多地取到优质原水,又能降低运行成本、保证特枯年份的取水。     

分层燃烧装置技术在链条炉排上的应用

将分层燃烧装置技术应用在链条锅炉上,解决了进入链条炉排上横断面的煤颗粒不均匀的问题,降低锅炉灰渣含碳量,提高锅炉热效率。     

链条锅炉分层给煤装置的功能与发展

剖析了链条锅炉分层给煤装置的几种形式,介绍了三辊式,二辊式分层给煤装置的特点,并叙述了选择分层燃烧装置的几个要领。     

分层进气二冲程汽油机排放的试验研究

介绍分层进气二冲程汽油机排放的试验研究结果,讨论了汽油机的空燃比、浓混合气进气比例值对HC和CO排放浓度的影响,以及HC和CO随功率、转速的变化关系,分析了分层燃烧的排放效果。结果表明,分层进气二冲程汽油机可以较大幅度地改善废气排放。     

柴油机换气过程缸内压力模拟计算

本文建立了内燃机换气过程缸内压力模拟计算的数学模型。其特点是缸内过程由开口系控制方程控制,进排气管内的过程由特征线法进行计算,进排气管与气缸之间由相应的边界方程相联系。通过实例计算,证明计算结果与实测值能较好地吻合。应用本文提出的方法,可以预测柴油机的换气损失等参数以及结构参数变化对换气过程的影响     

相变换热适时动态过程数值模拟

以冷凝器为例,建立了分区和分流型的适时动态分布参数模型,模型建立过程中考虑流体的适时物性参数、湿区含液量、流动压力损失以及管壁蓄热等细节,使模型的准确性和通用性显著提高。在模拟过程中,计算机根据制冷剂状态自动由所建立的物性数据库中查取对应物性参数。模型采用显式方程组,求解速度快。由该模型可进行冷凝换热过程非稳态性能研究,获得换热过程冷、热流体温度、压力和冷凝状态等随时间变化的过程。通过实验验证表明,所建立的模型具有较高的准确性。     

温度分层型水蓄冷槽斜温层的动态特性模拟

针对温度分层型水蓄冷槽提出了一种新型布水器开孔方式,研究了流量为1.0 m3/h时开孔角度分别为60°、90°、120°三种情况。采用计算流体力学(CFD)的方法分析了布水器的开孔角度对温度分层的影响,模拟在充冷过程中垂直高度方向的温度分布和蓄冷槽底部的速度分布情况,并进行了比较分析。结果表明,在开孔角度为90°时,布水器出流最为均匀,斜温层厚度最小,布水器性能最好。