葛洲坝下游中华鲟产卵场三维流场的数值模拟

将水动力学N-S方程、k-ε紊流数值模型与计算水气两相流的方法VOF相结合,采用控制体积法离散计算区域,建立了葛洲坝下游中华鲟产卵场的三维流场模拟模型。运用该模型模拟了二种不同进口边界条件下葛洲坝下游不足5km江段的三维水流特征。结合中华鲟的生态水力学特性,分析了中华鲟产卵繁殖的流场特性。可从某一方面为三峡水库优化调度提供理论依据和技术参数。     

中华鲟产卵场适合度与大坝泄流相关性分析

本文基于三维水动力数学模型和中华鲟产卵场适合度评估方法,对葛洲坝坝下中华鲟产卵场的产卵适合度与大坝泄流关键指标(大坝出库流量和泄流方式)的定量关系进行评估.分析表明,适宜中华鲟自然繁殖的最佳出库流量范围约为15000～25000 m3/s;有利于中华鲟自然繁殖的最佳大坝泄流方式为先大江电厂发电泄流,后二江泄水闸弃水泄流,最后二江电厂发电泄流;小流量下最佳的机组泄流方式为大江电厂靠右岸机组发电泄流.研究结论给出了中华鲟产卵场保护的关键指标及其控制范围,为依托三峡-葛洲坝梯级水库开展中华鲟可持续性管理提供了基本理论依据.     

戽流的三维大涡模拟研究

本文采用大涡模型和VOF模型对台江水电站模型戽流消能试验进行了三维数值模拟,数值仿真所得到的水位流量关系曲线、水面线与试验结果吻合得比较好,可作为工程设计、运行管理的依据。同时计算结果还能反映水面波动,与试验观测到的现象基本符合,为进一步深入研究水力波动和下游冲刷的大涡数值模拟提供了基础。     

立轴旋涡的环量分析

环量是形成立轴旋涡的主要影响因素,对环量进行定量分析,有助于进一步了解旋涡的生成规律和消除原因,目前这方面的研究成果不多。某工程溢洪道进口试验产生立轴旋涡,导致水位抬高,不能满足泄洪要求,通过设置防涡墩消除了旋涡;对这有无防涡墩两种情况进行数值模拟,分析环量的变化规律,计算和试验较为吻合。结果表明:串通旋涡稳定后,水面的环量随积分曲线半径增大而增大,水气交界面的环量则随高程降低而减小;旋涡形成过程中水面的环量逐渐增大,旋涡稳定后环量也基本不变;防涡墩的存在阻碍水流旋转,使得环量大幅度降低,可有效地消除立轴旋涡。     

长江中游四大家鱼产卵场物理生境模拟研究

在分析物理生境模拟方法基本步骤基础上,结合物理生境模拟模型PHABSIM,选择长江中游夷陵长江大桥至虎牙滩江段四大家鱼产卵场进行模拟分析,建立鱼类产卵场物理生境适宜性标准,推求长江中游四大家鱼产卵场的流量和加权可利用面积的关系。模拟计算结果,四大家鱼产卵期适宜环境流量为7500～12500m3/s,最适宜环境流量为10000m3/s,该研究结果可为开展三峡水库生态调度措施以保护水库下游四大家鱼产卵繁殖提供参考依据。     

混流式水轮机转轮区叶道涡压力脉动数值研究

混流式水轮机在偏离最优工况区运行时,不但在尾水管中有明显的旋转涡带,在转轮区也会有涡束沿着叶片流出,我们称之为叶道涡.随着大型混流式水轮机的广泛应用,叶道涡有可能对机组的稳定运行产生影响.本文利用数值模拟技术对某混流式模型水轮机转轮内压力脉动进行研究.研究表明:转轮区的压力脉动主要是由叶道涡诱发的,叶道涡的频率基本等于转动频率.     

大涡模拟在水力机械内流数值模拟中的应用

分析了大涡模拟湍流模型的优点极其二维简化形式,推导了弱可压缩流体流动控制方程.在此基础上对射流泵内非定常流动进行了数值模拟,得到了合理的计算结果.计算中采用了不同的大涡模拟系数.     

气膜冷却流场的大涡模拟

采用LES(大涡模拟)对单个圆形喷孔横向紊动射流流动进行了数值研究，模拟了吹风比M=2.0工况下的不同截面上的涡量随时间发展变化的过程,并对各种涡的流动机理进行了分析。结果表明：对称面的正反涡和垂直截面的马蹄形涡的两翼交替周期性地脱落成新的涡；由于尾迹涡的进入，在近下游X/D<4.0区域内，反向涡旋对的旋涡强度沿流向没有明显衰减，而在 X/D>4.0的区域，其旋涡强度沿流向单调衰减；反向涡旋对的正反向涡旋形状不对称，且正向涡旋里夹有反向旋转的涡，反向涡旋里夹有正向旋转的涡。     

多孔横向紊动射流涡量场的数值分析

应用realizable k-ε紊流模型并结合SIMPLEC算法，分别对单圆孔、双圆孔和四个圆孔的涡量场进行了数值模拟，近壁区流动的处理采用两层模型的壁面函数法，计算得出了不同工况下的剪切层涡、马蹄形涡和反向涡旋对(CVP)。结果表明：在多孔射流中，由于前面射流的遮挡作用，使得后面射流剪切层涡发生的位置升高；在多孔射流中，当多股射流合并为一股新的射流之后，才出现马蹄形涡的雏形，并最终发展成为马蹄形涡；剪切层涡的破裂导致CVP的形成，马蹄形涡和尾迹涡都影响CVP的发展。当多股射流合并为一个新的射流之后，CVP的形状才逐渐发生变化并趋于规则。     

加装防涡圈的离心风机蜗壳内空气动力学特征和降噪研究

以G4-73No.8D型离心式风机为研究对象,采用CFD(computationalfluiddynamics)技术对风机蜗壳内的空气动力学特征进行了三维数值模拟,分析了旋涡的产生和演化过程以及旋涡噪声产生的机理,并在此基础上加装圆筒形和圆锥筒形2种防涡圈。加装防涡圈后的模拟结果显示,风机蜗壳内空气动力学特性得到明显改善,大尺度旋涡得以有效破碎。加装防涡圈后的噪声和频谱实验表明,风机的A声级和频谱噪声均有所下降,2种防涡圈对降低风机旋涡噪声是有效的;而且,在大尺度旋涡破碎和噪声降低方面,圆锥筒形均优于圆筒形防涡圈。     

鱼类产卵场微生境异质性研究

鱼类产卵场是鱼类栖息地中重要且敏感的场所。加权可利用栖息地面积被广泛用来判断产卵场适宜性的依据,但是鲜有人探讨产卵场生境的多样性变化。故本文借用景观生态学中生境异质性的概念,提出鱼类产卵场微生境异质性,将不同类型的水深、流速划分为斑块,采用Shannon多样性指数对产卵场的微生境异质性进行分析。以大渡河金川坝址下游的复兴村产卵场为例,研究了流量变化造成的产卵场水深和流速变化,讨论了水深和流速的变化对鱼类产卵场微生境异质性的影响,并通过对比不同流量下多样性指数的大小和变化趋势,得出产卵场在流量为156 m3/s时,基于水深—流速多样性指数得出的微生境异质性为最佳。     

不同干燥条件下聚偏氟乙烯的结晶与电池性能

研究了以聚偏氟乙烯（PVDF）作为正负极粘结剂制造锂离子电池,极片干燥条件对聚偏氟乙烯（PVDF）的影响大。合适的干燥条件使PVDF的结晶度高,晶胞参数a大、b小,电池性能好。     

混流式转轮内部流场的涡动力学分析

本文通过理论分析,推导了水轮机叶片所受力矩的涡动力学表达式,阐述了用涡动力学分析从全局和局部诊断水轮机内部流动的原理。用数值方法对混流式水轮机的转轮内部流场进行了计算,采用了全三维全流道的湍流计算方法,基于标准k-ε湍流模型和SIMPLEC数值方法,从导叶进口到尾水管出口,包含所有流道在内的整体一次完成计算。根据得到的流场数据,对转轮内部流场进行了涡动力学分析,得到了叶片表面的BVF分布和表面摩擦力线的分布,进行了全局和局部流场诊断,通过和用压力、速度等传统分析方法的对比,结合试验数据,验证了涡动力学分析方法的实用性。     

偏流条件下潮流能水轮机的熵产特性评估北大核心CSCD

部署在开阔水域的潮流能水平轴水轮机经常不可避免处于偏流中并造成一定的负面影响,为了研究其在偏流条件下的熵产及水力特点,通过求解雷诺平均(RANS)方程并结合熵产理论对一水平轴潮流能水轮机进行了三维数值模拟研究。结果表明,随着偏流角的增大,涡轮机的输出功率及推力逐渐减小,最高点所对应的尖速比(TSR)逐渐向低位移动,同时输出功率及推力的波动幅度变大。在相同的偏流角下,熵产随TSR的增大而增大。在不同的偏流角下,熵产在较低的TSR下随偏流角的增大而减小,而在较高的TSR下随偏流角的增大而增大。增加偏流角同样也会导致熵产波动幅度的变大。此外,流场分析表明偏流角决定了下游尾迹的偏转方向并显著改变了尾迹形状。大部分的熵产出现在水轮机的叶尖和轮毂后方,这是因为此处形成了较大范围的流动分离和涡流,这也是导致水轮机出现高熵产的主要诱因。研究结果揭示了水平轴水轮机在偏流条件下的熵产和水力特点并准确定位了熵产集中区域,为水平轴水轮机的优化设计提供了一定的参考依据。     

迁移因子分析在齿轮箱变工况故障诊断中的应用

针对变工况下齿轮箱监测数据重用性低,受复杂工况影响大和传统诊断方法难以进行准确检测和有效识别,为此提出迁移因子分析算法(transfer factor analysis,TFA)。该算法基于高斯潜在因子模型,通过将训练数据和测试数据投影到性能优越、分布间距最小的潜在空间寻求公共潜在因子进行迁移,有效减小训练样本和测试样本分布差异,为变工况下设备故障诊断提供了新思路。实验证明,该算法相比传统机器学习算法(主成分分析、核主成分分析、局部线性嵌入算法和因子分析)及迁移成分分析(transferred component analysis,TCA)算法,故障诊断正确率平均提高10%~20%,最高可达93.63%,因此该算法可用于变工况下齿轮箱故障诊断。     

稳态条件下变压器绕组轴向振动特性研究

根据电力变压器绕组的实际结构特点及绝缘垫块的力学特性,建立了绕组轴向振动的等效数学模型,研究了变压器在稳定运行条件下,绕组轴向振动的特性.分析了压紧力大小与绕组固有振动频率以及绕组振动的加速度信号之间的关系,即:绕组压得越紧,其各阶次的固有振动频率就越高;随着压紧力的增大,绕组振动加速度呈现下降的趋势,说明了绕组压紧力的变化可以从其振动加速度信号幅值的变化中反映出来,从而为振动法在线监测变压器绕组状况建立了必要的理论依据.     

高温脉冲工况下钛酸锂电池热特性

钛酸锂电池具有可高倍率充放电特点,常用于一些需要快速充电的场景,比如大型电化学储能装置、需快速充电的电动汽车等.为避免钛酸锂电池在高温脉冲工况下容易因表面温度升高而引起爆炸等危险情况发生,研究钛酸锂电池热行为是很有必要的.按照不同充放电倍率(0.3 C、0.6 C、1.0 C)对钛酸锂电池进行实验,对高温脉冲工况下的钛...