尾水管内流场PIV测试技术研究

本文介绍了在 HL220转轮改型模型试验中,针对尾水管内的流动,采用2D—PIV 激光内流速测试设备对尾水管锥管、肘管、扩散管内的多个平面进行的内流测试。文中详细给出了有代表性的5个工况下转轮出口位置径向面和子午面的流动瞬态时均化结果,对内部固定位置的瞬态速度变化特征给出了速度的变化曲线。PIV 内流测试结果为准确认识尾水管内的流动演变提供了依据。     

定床上丁坝流场数值模拟

建立了边界拟和曲线坐标变换下的平面二维变水深流函数-涡量数值模型.给出的坐标变换可用于三维;计算紊动扩散系数采用F分布,模型可用于变水深情况.用本文的模型,研究了单个丁坝与不同个数、不同形式的丁坝群产生的流速场与涡量场,给出涡量与漩涡回流范围.结果表明:计算得出的流函数、涡量、流速合乎规律;丁坝坝头处流速大,流速梯度即涡量也较大.本文方法较通常紊流模型及原参数解简便,为丁坝绕流数值模拟的一条新途径.     

应用PIV技术对气固喷射器流场的试验研究

建立了气固喷射器射流流场特性研究的试验装置,采用PIV(粒子成像测速)技术对气固喷射器内部射流流场进行了测量,分析了整个喷射器内部流场的流动特性。结果表明,先进的PIV流场测量技术应用于气固喷射器射流流场特性研究的可行性。     

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。     

不同工作原理的PIV在紊流测量中的适应性分析

基于单脉冲和双脉冲两种PIV系统的不同工作原理和高精度水槽试验数据分析了其在紊流测量中的适应性、数据的统计分析方法以及对样本容量的要求。双脉冲PIV系统和频率高于100Hz的单脉冲PIV系统均适合于紊流的测量,频率低于50Hz的单脉冲PIV系统只适合于平均流速的测量。传统的三种紊流数据统计分析方法中,双脉冲PIV只适合于统计平均法,高频单脉冲PIV可采用时间平均和统计平均两种方法。在进行平均流速的测量时,两种PIV系统的样本容量在500以上即能满足要求。在进行均匀紊流紊动特性的研究时,单脉冲PIV样本容量在30000时已经足够;而双脉冲PIV采用3000个采样数据不能保证所获得成果均满足要求,需要3000个以上的样本才能获得较好的结果。     

双通道煤粉燃烧器冷态流场的PIV测量

双通道燃烧器是利用两股一次风的强烈引射,形成高温烟气的回流区,使燃烧器具有较强的稳燃作用。回流区长度及回流量对其着火和稳燃有重要的影响。该文介绍利用粒子成像测速仪(PIV)定量测量了双通道燃烧器出口附近的冷态速度场的实验,分析了不同工况下的燃烧器出口的流场特性。     

沙棘植物对水流表面流速横向分布影响的PIV野外试验

河渠中植被可以增大水流阻力、雍高水位并改变水流的横纵向流速分布.应用先进的PIV技术,在野外大型试验场,开展了沙棘柔性植物对水流特性影响的野外试验.根据实验数据,本文分析与讨论了沙棘柔性植物对水流表面流速沿横向分布的影响.分析表明,在恒定非淹没流作用下,无沙棘植物的对比段表面流速横向分布符合对数型顺"流舌"的光滑型态,沙棘柔性植物丛内的表面流速沿横向则呈现出反"流舌"型态,并沿整个断面的分布并不光滑,表现出沙棘植物对水流明显的阻力效应.在流出柔性植物后的对比段中,流速沿程增大,沿横向分布也开始逐渐恢复到无植物时的状态.这些对于研究河道植被阻力及滞流拦沙能力都有重要意义.     

水泵吸水池内部流场数值模拟和试验研究

水泵吸水池内的流动情况非常复杂,尤其在进水口附近存在很强的旋涡,并且会导致空化、振动现象的产生,从而降低泵站效率,因此研究水泵吸水池进口处流场分希状况具有很重要的意义。本文采用三维定常VOF两相流动模型,对进水口前的流态,尤其是空气吸入涡的流态进行数值模拟,并利用2D-PIV系统对进水口前流态进行测量从而对数值模拟进行验证。数值模拟结果和试验结果的对比表明,内部流场的模拟结果也与试验数据吻合较好,该模型能够很好的模拟吸水池的内部流动状况。     

旋转射流喷嘴内旋流特性的PIV实验分析

利用二维粒子图像测速技术(PIV)对旋转水射流喷嘴内部流场进行了测量,将喷嘴入流条件分为入流流量比(切向流量与轴向流量之比)以及入流总流量两个因素,分析了两者对喷嘴出口旋流结构、切向速度分布以及喷嘴出口旋流数的影响.实验结果表明,入流流量比对喷嘴出口的切向速度大小及其径向分布都有影响,而入流总流量只影响其大小;入流流量比和入流总流量的增加均可使喷嘴出口的旋转流动增强,但只有入流流量比的增加可使喷嘴出口旋流数增加,而旋流数是喷嘴加旋效果的检验标准.     

变流量条件下中华鲟产卵场涡强特征研究

阐述了水平涡量的计算方法,在三维水流数值模拟的基础上计算了6种流量条件下的葛洲坝下游中华鲟产卵场水平涡量分布,结合产卵记录探讨了水平涡量与中华鲟产卵的响应关系.计算结果表明,随着流量的增大产卵场底层水平涡量值无明显变化,卵浓度随水平涡量的增大呈下降趋势,鱼卵密集区的水平涡量上限值为1.0×10-3s-1,说明中华鲟产卵对区域水平涡量具有选择性.此行为具有重要的生物学意义.     

泄洪洞模型进口立轴漩涡试验研究

泄洪洞的泄洪安全一直是水利工作者的重要研究课题,其中关于立轴漩涡的研究也是一个重点.本文在大型水电站整体模型上,对泄洪洞进口立轴漩涡的进行了试验观测.本文试验中,在不同的泄洪洞进口淹没水深的情况下,对立轴漩涡的产生发展过程进行了细致观测,研究了立轴漩涡形态在不同阶段的变化过程.同时,为了研究立轴漩涡强度的变化,本文利用PTV流场实时测最系统对泄洪洞进口处的漩涡表面流场进行了试验观测,对漩涡的大小及强度变化进行了深入研究.试验结果显示,淹没水深超过临界值以后,立轴漩涡的强度随淹没水深表现出逐渐增大的规律.     

局部起旋器内部旋流特性试验研究

螺旋流管道输固在一定程度上可以解决传统管道输送方式存在的高浓度与低能耗的矛盾.起旋器是螺旋流产生的重要装置,采用模型试验与理论分析相结合的研究方法,对其内部的旋流特性进行了研究.结果表明:导流片对流速和涡量变化都有重要影响.导流片附近速度梯度较大;在同一断面,雷诺数相同时,各方向的流速等值线图十分相似,且各方向的流速等...     

一种新型掺气型旋流竖井的试验研究

传统旋流竖井泄洪洞在高水头大流量情况运行时,竖井内出现壁面掺气不足,将可能发生空化空蚀破坏影响泄洪建筑物的安全运行。本文提出了一种新型掺气型旋流竖井体型——双涡室掺气型旋流竖井。试验表明：该体型竖井内水流流态更加稳定,掺气更明显,空蚀特性得到明显改善,并增加了消能效果,而且结构更稳定,保证了旋流竖井泄洪洞的泄洪安全。     

卜型岔管水力模型试验及三维数值计算研究

结合无锡马山抽水蓄能电站卜型岔管试验研究,对卜型岔管不同工况的水流流态、水头损失等水流特性进行了水力模型试验与数值计算研究,试验中发现并成功地模拟出二次流流态。数值计算采用Reynolds应力方程模型(RSM)的湍流模型,应用有限体积法和二阶迎风格式,速度场与压力的耦合计算采用Simplec。研究结果表明,计算与试验结果吻合较好。卜型岔管在不同运行工况下的水头损失差别较大,多数工况下流态分布比较均匀,总体能量损失较小,适合工程中优先选用。     

沿程起旋式螺旋管流阻力研究

圆管螺旋流输移固粒是一种新型的高浓度、低能耗管道输送方式。通过在管道中增设导流片来形成圆管螺旋流必然增加水流的能耗，本文从理论与试验方面确定了清水螺旋管流的能耗，为螺旋流的工程应用提供一些技术参数。     

水布垭工程差动窄缝挑坎型溢洪道水力特性的试验研究

对水布垭水利枢纽工程高水头大流量泄洪条件下,带有弯曲引水渠和差动窄缝挑坎的溢洪道水力特性进行了模型试验研究。观测了引水渠和溢洪道内的水流流速分布和流动形态,分析和评价了斜型差动窄缝挑坎挑流特性,初析了消能效果。