水力旋流器内颗粒浓度的数值模拟

采用雷诺应力模型和颗粒随机轨道模型,对水力旋流器内的颗粒浓度分布进行了数值模拟,结果表明:水力旋流器的柱体空间和锥体空间沿径向分为高浓度捕集区和低浓度分离区;在环形空间,采用厚壁可有效抵制短路流量,但在溢流管进口和顶盖附近浓度较大;当颗粒从进口区域的下侧进入旋流器时,分离效果最好.     

进口速度和颗粒浓度对旋流器分离效率的影响

采用高浓度多相流混合模型并结合雷诺应力方程对水力旋流器内水沙两相流动进行数值模拟,主要探讨进口速度和颗粒浓度变化对水力旋流器分离效率的影响。模拟得到了水力旋流器在进口浓度保持不变的情况下,速度变化引起的颗粒分离效率变化的规律;在进口速度保持不变的情况下,浓度变化引起的颗粒分离效率变化的规律。所得结果对水力旋流器的设计和应用具有指导意义。     

大颗粒在水力提升系统中运动特性的 数值模拟和试验研究

为掌握大颗粒在水力提升系统中的运动特性,进行了数值模拟和试验。详细分析了系统内部速度场、颗粒的颗粒轴向速度、径向速度等各种运动参数,对数值模拟结果和试验数据进行了对比分析。同时,对比研究了颗粒的沉降速度和浮游速度。结果表明：颗粒的轴向速度在沿管径的分布类似于抛物线分布;径向速度的绝对值都很小;颗粒的浮游速度小于其沉降速度。     

水力提升管道大颗粒运动特性的高速摄影分析

为提高管道水力输送安全性,本文利用高速摄影技术对水力提升系统中大颗粒的运动规律进行了试验研究,观察了颗粒及颗粒群体的运动状态.通过数字图像处理技术,得到了单颗粒的运动轨迹和颗粒群分布规律,同时获得了颗粒轴向速度、径向速度等各种运动参散,并分析了颗粒粒径对其轴向速度的影响.研究发现单颗粒基本上属于螺旋式上升的状态;颗粒群主要集中于管道的中心;颗粒的轴向速度在沿管径的分布类似于抛物线分布,大小基本上与颗粒的粒径成反比;径向速度沿管径基本符合正态分布.     

高浓度固液两相流的运动特性研究

利用固体颗粒运动的动理论，通过改变颗粒浓度可以考察非粘性颗粒在水流中运动的典型微观和宏观运动特性。本文分别对微观的颗粒速度分布函数变化和由此衍生的诸如颗粒平均速度、颗粒脉动速度和单位体积颗粒数垂线分布等宏观变量的变化进了系统比较。研究结果表明：动理论能够比传统理论获得理详细的微观和宏观信息，也更适合研究高浓度固液两相流运动特性，颗粒运动微观和宏观特性在颗粒浓度超过一定阈值后会发生本质的变化，但临界颗粒浓度值（阈值）在不同的计算和实验条件下会有一定的差别。     

明渠湍流床面附近跃移层面颗粒浓度垂线分布

本文以动理学理论的Boltzmann方程为基础，考虑明渠湍流床面附近猝发喷射和清扫运动对跃移层内运动颗粒的不同作用，分析了明渠中泥沙颗粒浓度垂线分布问题，得到了适用于包括跃移层、悬移层在内的统一浓度垂线分布公式。文中着重研究了跃移层内运动颗粒的浓度垂线分布，并将本文结果与实测跃移层内浓度垂线分布及实测跃移层顶部浓度进行了对比，结果表明理论与实验两者符合较好。     

泥石流运动的层移质模型及其试验研究

认为泥石流中固体颗粒更接近于层移运动的形式,可用泥沙层移质运动模型来描述泥石流运动.用轻质塑料沙进行试验,得到颗粒浓度沿深度的分布.按Bagnold关于颗粒碰撞产生离散力的概念,考虑Savage提出的修正,得到离散力的表达式.根据试验观察,认为近床面运动的颗粒中还存在附加阻力,提出其表达式.代入浓度分布以后得到颗粒速度的分布,与试验资料吻合,并与已有的泥石流试验资料和计算公式进行了比较和讨论.     

水沙流中的泥沙悬浮(Ⅰ)

近年来用于研究含沙水流中悬浮颗粒垂向浓度分布的理论已有很多。连续性假设虽然被证明在描述流体运动时非常成功，但却不足以描述含沙水流中的离散固体颗粒运动。随机模型能用于研究流动中单个颗粒的运动，但很难解释固体颗粒之间相互作用的机制。本文对各种传统理论进行了综合分析和比较，对已有的典型颗粒浓度分布的一般性解释进行了讨论，并据此提出了今后研究的重点。     

水沙流中的泥沙悬浮(Ⅰ)

近年来用于研究含沙水流中悬浮颗粒垂向浓度分布的理论已有很多。连续性假设虽然被证明在描述流体运动时非常成功，但却不足以描述含沙水流中的离散固体颗粒运动。随机模型能用于研究流动中单个颗粒的运动，但很难解释固体颗粒之间相互作用的机制。本文对各种传统理论进行了综合分析和比较，对已有的典型颗粒浓度分布的一般性解释进行了讨论，并据此提出了今后研究的重点。     

水省流中的泥沙悬浮（Ⅰ）

近年来用于含沙水流中悬浮颗粒垂向浓度分布的理论已有很多。连续性假设虽然被证明在描述流体运动时非常成功，但却不足以谂 水流中的离散固体颗粒运动。随机模型能用于研究流动中单个颗粒的运动，但很难解释固体颗粒之间相互作用的机制。本文对各种传统理论进行了综合分析和比较，对已有的典型颗粒浓度分布的一般性解释进行了讨论，并据此提出了今后研究的重点。     

RESEARCH ON THE MOTION CHARACTERISTICS OF FIBER SUSPENSIONS IN A WEDGE-SHAPED FLOW

1.　INTRODUCTIONTheliquidorgasflowofsolidfibersuspensionsconcernssomediffcultproblemsinthetheoreticalresearchofmultiphaseflowandNon-Newtonianflow.Sotheresearchofithasgreattheoreticalvalues.Atthesametime,theapplicationoftheflowwithfibersuspensionsisveryextensive.Inmaterialsscience,compositematerialsarebeingpaidmoreandmoreattentiontoshort-fibermaterialarethemostcommononeinvariouscompositematerials.Themoldingandmachiningofshort-fibermaterialhavemuchtodowiththedynamiccharacteristicsoftheflow…     

冲动式透平平面叶栅内气－固两相流动的试验研究

本文利用高速摄影和图象处理技术真实地再现了平均粒径ｄｐ＝７００μｍ的固体位子流经冲动式透平平面叶栅的瞬间过程，分析了粒子在叶栅内的运动轨迹及其在叶栅内的浓度和速度分布特性。文中还对沿叶栅表面分布的纯气流压力和气相压力进行了测量。结果表明：粒子的尺寸和初始位置对粒子在叶栅内的运动轨迹有很大影响；在粒子与叶片碰撞比较频繁的部位附近，粒子相互聚集，形成粒子聚集区，在此区域内，粒子的浓度比较高，粒子的速度更为复杂；在粒子聚集区附近，气相压力相对纯气流压力的变化值比较大。     

推移质运动对清水和宾汉体泥浆湍流结构的影响

通过试验研究了清水湍流和泥浆湍流中加入推移质后时均流速分布、脉动强度、概率密度分布、相关系数、频谱密度分布等的变化.试验结果证明,清水和泥浆湍流中加入推移质后时均流速减小,时均流速梯度增大,脉动加强.泥浆过渡区湍流上部为层流,有流核,加入推移质后,上部层流转变为湍流,流核消失.分析证明,这是由于推移质运动增大了雷诺应力和时均流速梯度,因而增大了时均流动向脉动传递的能量的缘故,清水湍流中加入推移质后脉速概率密度分布偏离正态,偏态系数加大.泥浆湍流中加入推移质后相关系数降低,脉动的随机性增大.泥浆湍流的脉动能量集中于低频脉动.由于推移质也可以吸收低频脉动能来支持其运动,所以加入推移质后泥浆湍流的低频脉动能量降低,高频脉动能量增大.     

水涡轮机械中轴对称固液两相流动的研究

本文从固液两相流的基本方程出发，推导了水涡轮机械转轮轴面上泥沙运动的速度通解，并计算了不同颗粒在水轮机转轮轴面上的运动速度，对于水涡轮机械转轮叶片的抗磨蚀设计有重要意义。     

RESEARCH ON MOTION CHARACTERISTICS OF GAS-SOLID JET FLOW

l.INThoDUCT1ONTheresearchontwo-phasejetflowisbecomingahotspotofjetflowresearchinrecentyears.Therapiddevelopmentofcomputertechnologyhasmadeitpossibletosimulatetwo-phasejetflow,whichisofessentialimPortanceinvariousengineeringapplications.Forin-stanceitisausualproceduretospoutparticlesintoreactororcombustorinengineering.Theeffectofflowonparticlesdeterminestheparticledistributionandthepresenceofparticleshaveeffectonjetflowinturn.Therefore,theinvestigationontheparticledistributionandtheflowchar…     

粒子驱动流体运动

本文建立了粒子体积浓度不是很大的情况下粒子驱动流体运动的控制方程,而后对静止流体中由粒子群沉降驱动的流体运动进行了探讨,最后,对由圆形喷口喷出的异质粒子驱动的流体轴对称射流进行了分析。     

MOTION OF TRACER PARTICLES IN A CENTRIFUGAL PUMP AND ITS TRACKING CHARACTERISTICS

The Basset-Boussinesq-Oseen (BBO) equation can be used for most flows to trace the motion of a particle, but in a centrifugal pump, among the forces that act on the particles, one should also include those due to the impeller rotation, as additional effects. This paper firstly reviews various approximations of the BBO equation for the motion of dispersion particles in a viscous fluid. Then based on the motion equation for particles in low Reynolds number centrifugal pumps, a formula for calculating the tracking characteristics of tracer particles is deduced through the Fourier integral transformation. After that the deviations of the particle motion from the fluid motion, as predicted by the various approximations, are discussed and compared. At last, with an emphasis on the Particle Image Velocimetry (PIV) results, the tracking characteristics of particles are estimated. Also, advantages and disadvantages of different tracer particles are discussed and suitable tracer particles for application in PIV studies for flow fields in centrifugal pumps are suggested.     

固液两相流中固体颗粒的垂直分选机理

在结构两相流的总体框架内，基于对单个固相颗粒受力的分析和对多颗粒条件下颗粒之间的相互作用，本文对液体流动特性进行了简化，采用固体颗粒在水流中运动的垂线分选模型，对各种颗粒浓度条件下的垂直分选特征进行了讨论。结果表明：随着颗粒浓度的增加，颗粒的分选过程加快，颗粒向上聚集的倾向加强，分选的结果会形成明显地在垂直方向上显示出反粒序分布。当颗粒体积浓度超过0．3以后，粗颗粒较细颗粒具有更大的向上聚集的倾向；当颗粒浓度接近极限浓度时，会出现颗粒分选速度的反常变化，说明分选模型在这种情况下失效。文中还通过常见的三种液相速度分布，分析了不同速度分布剖面对分选结果可能产生的影响。     

一种改进的粒子图像测速混合算法研究

粒子图像测速技术作为一种新的流场测速方法能够在不干扰流场的情况下获得整个流场的速度信息。粒子图像测速技术最关键的步骤在于粒子匹配。针对粒子密度分布不均匀、流场不同等实际情况,提出了混合算法,即结合互相关和松弛算法能够更准确地搜索粒子,进而对粒子进行匹配。对3种匹配算法的匹配概率进行比较分析,发现混合算法能更准确地分析粒子的运动状态,减少错误矢量的产生;另外,对松弛算法进行改进,通过优化筛选加权因子发现改进的松弛算法在运行速度上相比原始算法有了较大提高,匹配率与原始算法基本一致。     

固液两相流中颗粒受力及其对垂向分选的影响

在不同颗粒浓度条件下，通过考虑颗粒之间的相互作用，对固液两相流中的颗粒受力进行了分析。采用拉格朗日方法对颗粒在一维两相流中垂向运动过程进行了模拟。根据两相流中颗粒分选达到准稳定状态时的分选特征，探讨了作用于颗粒的各种力对颗粒的各种力对颗粒运动和分选结构的影响。推导出颗粒受力与颗粒分选机理之间的关系。