Oil-Water Two-Phase Flow Inside T-Junction

The oil / water two-phase flow inside T-junctions was numerically simulated with a 3-D two-fluid model, and the turbulence was described using the mixture k- ε model. Some experiments of oil / water flow inside a single T-junction were conducted in the laboratory. The results show that the separating performance of T-junction largely depends on the inlet volumetric fraction and flow patterns. A reasonable agreement is reached between the numerical simulation and the experiments for both the oil fraction distribution and the separation efficiency.     

浑水波涌畦灌技术要素试验研究

利用大田浑水波涌畦灌灌水试验资料，研究了浑水波涌灌周期数、循环率和浑水含沙率等要素对浑水波涌畦灌灌水定额和节水效果的影响，在此基础上，提出了试验条件下的浑水波涌畦灌的最佳周期数为３，最佳循环率为１／３，这些研究成果为浑水波涌灌技术的推广应用奠定了基础。     

油-水两相流流型转换研究

本文根据钢管内油—水两相流流型特征，建立了新的油—水两相管流流型的转换准则。它包括：分层流型的稳定性准则、分散流型和混合流型的转换边界及反相界线。流型转换准则得到了白油—水和柴油—水两相流的流型实验验证，而与有机玻璃管里的油—水两相流型的分布有一定的差异，这种差异与P．Angli的不同管材时的流型对比实验结论一致。这些都表明本文的流型转换准则能很好的预测钢管内的油—水两相流流型，这对于油田混钻管路的设计和运行具有十分重要的经济价值。     

新型固-液旋流分离过程的建模与仿真研究

针对新型固-液旋流分离器实际工作环境．设计了一种新型导流式高效旋流分离器,利用流体力学基本原理。结合T．D哈帝冈柱形旋流分离器模型．建立了新型导流式固液旋流分离器的数学及仿真模型,通过仿真实验获取了新型旋流分离器流场稳定时的进料口速度。运用FLUENT软件．结合欧拉多相流分析法和RNGk—ε湍流模型对其进行数值模拟,得到了流场的压力分布、速度分布、粒子轨迹分布等可视化结果。结果表明,在新型旋流分离器中设计的导流板这一特殊结构能够有效改善循环流,并提高该旋流分离器的分离效率．为旋流分离器取得较好分离效果的工作参数设定提供了技术指导和理论依据。     

有进出流时单鳃片分离鳃的水沙流场三维数值模拟

利用RNG k-ε两方程紊流模型和简化的多相流Mixture模型,模拟了有进出流时单鳃片分离鳃装置的水沙两相流流场。经分析表明:进出流的设置未破坏分离鳃装置中存在的垂向和横向两种异重流,不影响水沙分离效率,但泥沙大量淤积在分离鳃底部,未能及时有效地排出。     

离心泵输送粘油时叶轮内部流动模型

利用二维激光测速测量了离心泵输送粘油时最优和小流量工况下大出口角小包角叶轮内部流动。试验表明，在叶片吸力面存在已经分离的尾流，压力面不存在射流，叶轮内部流动与射流／尾流模型不符，尾流宽度与工况有关。     

鱼道进口水流对草鱼幼鱼上溯行为的影响研究

为使鱼类能够快速发现和顺利进入鱼道进口并成功过坝,设计了鱼道进口概化模型。以草鱼幼鱼为研究对象,在18±1℃的条件下研究了鱼道进口流速对鱼类上溯行为的影响。研究发现:鱼道进口水流存在一个最佳流速,在该流速下,鱼类进入鱼道进口的效率最高。利用诱鱼流道补水有助于进一步提高鱼道进鱼效率,诱鱼流道水流与鱼道进口水流之间存在一个最优流速比。针对草鱼幼鱼的鱼道进口最佳流速约为0.3 m/s,诱鱼流道水流与鱼道进口水流的最佳流速比约为2.3。通过对洄游区鱼类游泳轨迹以及流场耦合,可知草鱼幼鱼上溯的喜好流速范围是0.20~0.30 m/s。研究成果对于鱼道进口水力设计具有重要意义。     

垂向异重流式水沙分离鳃水沙分离机理浅析

对新形净水装置——垂向异重流式水沙分离鳃的水沙分离机理进行初步研究。在已有的利用加单排鳃片分离鳃对含沙质量浓度为60 kg/m3的浑水进行研究的基础上,对无鳃片普通模型、加单排鳃片模型和加双排鳃片模型在泥沙质量分数为8%~20%的范围内进行了不同含沙浓度浑水中泥沙沉降速度的对比试验,得出3种不同装置中泥沙沉降速度的基本规律。分别从泥沙絮凝的角度和异重流的角度阐述了垂向异重流式水沙分离鳃这一装置可以快速进行水沙分离的机理,并简单论述了垂向异重流的概念。     

基于随机水流网络的土壤水非均匀运动数值模拟

用显色示踪方法通过试验研究了黏土的非均匀流动模式,建立了离散网络模型,根据土体的统计特征描述相互作用的大孔隙和流动通道,构建水流运动的网络系统与小孔隙连续介质的耦合模型。用控制体积有限元法求解两区土壤水分运动的基本方程,采用整体法将土壤基质水流运动方程和不规则水流网络区水流运动方程耦合,解决了网络通道交叉引起的水流相互影响的问题,提高了计算效率。模拟与实验结果对比表明,离散网格模型及方法较好地描述出了优先流运动的特点,比等效连续体模型更为有效的刻画了土壤水流非均性规律。     

基于CCHE模型的重力沉沙池水沙数值模拟

为了研究重力沉沙池流量、含沙量与水沙分离效率的关系,借助CCHE软件,建立CCHE2D水沙两相流数学模型,采用混合掺长紊流模型,对重力沉沙池进行数值模拟,得到沉沙池内水流流态、悬移质输移规律以及沉沙池的水沙分离效率,并在前人研究的基础上,进一步对不同流量、含沙量情况下,其流量和含沙量对沉沙池水沙分离效率的影响进行分析。结果表明:当流量在0. 05～0. 30 m~3/s时,随着流量增大,则流速增大,水流挟沙力增大,不利于泥沙沉降,使沉沙池的水沙分离效率降低;改变初始含沙量(5～20 kg/m~3),随着初始含沙量的增大,由于沉淀池尾部回流区存在,使得部分泥沙直接被带入清水池,使得沉沙池水沙分离效率降低。     

西藏稀缺资料地区洪峰流量推求

洪峰流量是水利工程规划设计、工程建设和运营管理的重要依据,对水利工程的投资规模和安全运行有着重要的意义。西藏地区主要水文测站实测洪峰流量(Instantaneous Peak Flow,简称:IPF)资料稀缺,而按水位计算整编的日径流资料(Mean Daily Flow,简称:MDF)相对较多。通过构建实测资料时段的洪峰流量与对应日平均流量间的函数关系,基于长序列的日径流资料估算洪峰流量,延长洪峰流量序列,为设计洪水提供数据支撑。研究结果表明:(1)西藏地区主要水文测站IPF～MDF函数关系稳定,利用这种函数关系由实测MDF推求的IPF误差均在10%以内,且延长后的IPF序列频率分析计算结果更加合理;(2)对于实测MDF序列缺乏的测站,可以通过气象资料驱动HIMS系统水文模块(Hydro Informatic Modeling Systerm)拓展MDF序列,在此基础上推求IPF序列。基于HIMS系统水文模块对西藏三条典型河流(年楚河、拉萨河和尼洋河)的日径流序列进行了模拟,结果表明,模型对日径流整体过程与高流量值的模拟效果均良好。进而利用模型延长的MDF序列以及构建的IPF～MDF函数关系拓展了西藏三条典型河流2000年-2010年间的IPF序列。     

THE FLOW CONTROL IN CANAL TRANSPORTATION SYSTEM

The canal flow control by the linear quadratic theory of automatic control theory is discussed in this paper. In the process of flow control,an optimal state estimator is used to feedback control gate motion. One dimension Saint-Venant flow equations are expanded by first Taylor series at demanded states. The control results of flow in the example canal show remarkable improvement compared to the case without optimal observer. By this control method, the waste of water will significantly be decreased and the efficiency of water transportation can be greatly increased. If the changes of flow discharges are less than 20%, the method is effective for flow control in canal.     

CFD在风洞循环水槽设计中的应用

上海交通大学在建的风洞循环水槽设备由低速风洞和循环水槽两部分组成,由于该实验设施的独创性使得设计上存在诸多难点.本文采用CFD数值模拟,探讨提高串列式双试验段风洞的流场指标的方法,预测因地基沉降造成的水槽倾斜对循环水槽计测部流场的影响.风洞风扇段的计算结果与实验数据吻合良好.风洞内部流场的整体模拟再现了流动分离等现象,而在扩张段中安装分隔板有效地抑制了流动分离,显著提高了试验段流场的均一性.旁路风道拐角处导流片采用双圆弧型时效果较佳.循环水槽倾斜影响研究结果表明稍大的倾角可以引起计测部波面的较大变化,且计测部末端有气泡产生,而在微小倾角时,波面变化不明显,可正常进行试验.     

旋流排螺装置内水流特性数值模拟

旋流排螺装置借鉴旋流排沙的原理,通过装置内产生的螺旋流使水和钉螺分离。为了探明装置内水螺分离机理,必须研究其流场全面图景。采用雷诺应力模型(RSM),结合流体体积函数(VOF)方法对旋流排螺装置的水气两相流进行三维数值模拟研究,并分析研究二次流分布特性。计算的自由水面和三维流速分布均与试验结果吻合较好。计算结果表明:切向流速分布呈现强迫涡特征,流速随半径的减小而减小;隔板能够抑制边壁处向上运动的水流、减弱携钉螺溢出的二次环流,对钉螺的有效排除有着关键作用。研究成果可为控制涵闸渠道钉螺扩散,改进旋流排螺装置提供技术技撑。     

松江跨流域引水梯级电站群长期优化调度方法

结合松江跨流域引水梯级水电站群,建立了长期优化调度模型及求解方法。该模型首先确定初步的引水流量,然后以典型日负荷曲线为基础构建调峰电价曲线,以调峰效益最大为目标构建梯级水电站群优化调度模型,采用逐步优化算法、逐次逼近算法和状态逐密离散微分动态规划联合对模型进行求解。通过不断调整引水流量,对目标函数进行寻优,确定引水流量及相应的各水库调度方案,以充分发挥跨流域引水水库的调节与补偿能力。成果可直接应用于松江流域。     

水平管道油-气-水三相段塞流动持液率模型研究

油-气-水三相段塞流型持液率预测往往先将油水两相看作混合均匀的单相,再利用气液两相方法进行计算。这种方法适用于油水混合均匀的段塞流型。但在低气液相流速下,油-气-水三相段塞流型中有时油水是分离的,此时如果使用上述方法,可能导致比较大的误差。研究建立了分离假塞流型（油基和水基）的平均持液率计算新模型。统计分析发现新建模型与实验数据吻合很好。在实验的基础上,将油-气-水三相段塞流型划分为油基／分离／段塞流、油基／分散／段塞流、水基份离／段塞流、水基份散／段塞流四种。研究四种流型表明,在其他条件不变的情况下,对于气液两相流动和分散／段塞流型,持液率随着液相折算速度或液相黏度的增加而增加,随着气相折算速度的增加而减少。但对油基／分离／段塞流和水基／分离／段塞流,持液率则随着气相折算速度的增加,先上升后下降。     

SIMULATION OF OIL-WATER TWO PHASE FLOW AND SEPARATION BEHAVIORS IN COMBINED T JUNCTIONS

The combined T junctions used for the oil-water separation have the advantages of compactness in structure,consistency in effects and economy in cost.The mixture turbulence model and the Eulerian multi-fluid model are used to simulate the flow and phase distribution in the combined T junctions.The effects of structural parameters such as the branched pipe interval and height on the flow distribution and the separation behaviors are studied.The results show that the combined T junctions under fixed inlet and outlet boundary conditions form a single hydraulic equilibrium system in which the fluid energy distributes freely till a balance is achieved.The split-flow promotes the separation of the immiscible oil and the water.The separation efficiency increases with the increase of the branched pipe interval and changes slightly with the increase of the branched pipe height.The structural change of the combined T junctions may change the flow direction in the branched pipes.Simulation results can provide some guidance for the design of the combined T junctions as one kind of oil-water separator.     

波涌灌溉的灌水质量评价及计算

本文通过清、浑水连续灌与波涌灌溉的大田试验，对波涌灌溉的灌水均匀度、灌水效率及储水效率进行了评价，同时在文中提出了一种无需灌后土壤水分资料即可计算灌水质量评价指标的新方法，从而为波涌灌溉技术要素优化设计的灌水质量评价，提供了数学模拟计算的可能。     

塔里木灌区引水前后环境流特性变化

基于水文改变指标基本分析方法,筛选建立了环境流评价指标,着重分析了塔里木灌区引水对塔里木河干流阿拉尔和新渠满断面环境流变化的影响。结果表明:在灌区大量引水灌溉前后,干流两个主要水文站的环境流组成分别呈现出不同程度的变化,环境流组成趋于单一化;各水文站的流量事件以枯水流量事件为主;引水对特枯流量事件、高流量脉冲事件和大洪水事件的影响较大。结合环境流指标和生态系统响应关系,制定了面向生态的水资源优化调度方案,为流域生态治理和水量分配提供了参考。     

Numerical models and theoretical analysis of supercritical bend flow

The flow pattern of supercritical flow in bend channels is complicated due to the shock wave phenomenon, which creates difficulties with regard to research and design of bend channels. Using the spillway of an actual project as an example, a three-dimensional numerical investigation was conducted to simulate the flow in a steep-slope bend based on the renormalization group(RNG) k-ε turbulence flow model and the volume of fluid(VOF) method. The validity of the numerical simulation was demonstrated by comparison between the results of numerical simulation and physical model tests. An optimal scheme of setting vertical vanes in the bend channel is presented. The results of numerical simulation and physical model tests are in agreement, which demonstrates the effectiveness of optimization of vertical vanes and the validity of the three-dimensional numerical simulation. Water depths along both bend walls were analyzed numerically and theoretically. The formula for calculating supercritical water depth along either bend wall was derived, and the critical condition of flow separation from the inner wall was determined.