排沙漏斗流场的大涡模拟

排沙漏斗是一种截沙率高、冲沙耗水量小的新型的泥沙处理设施.为了得到全面详细的排沙漏斗流场结构信息,进一步探明排沙漏斗的排沙机理,采用大涡模拟和VOF方法,对排沙漏斗内水气两相流进行了3维数值模拟.计算的水流流速分布与用激光多普勒测速仪(LDA)所测得的试验结果基本一致.根据模拟结果对排沙漏斗内水流流速分布提出了一些新的认识.计算结果显示了排沙漏斗中二次流的特征,分析指出二次流是排沙漏斗能够顺畅高效排沙的关键.     

排沙漏斗优化及输沙特性试验研究

采用大比尺模型试验对排沙漏斗体型进行了优化研究，通过设置适当的悬板和调流墩以及漏斗的体型、尺寸，形成稳定的三维螺旋流使水沙分离实现连续排沙。排沙下界粒径较大时，可以选择较小的漏斗尺寸．使涡流强度提高以较小的耗水率排放泥沙。排沙下界粒径很小时，须选择较大的漏斗尺寸，使涡流强度适当以避免细颗粒泥沙因紊动上浮而被带入引水渠，同时还要避免泥沙在漏斗内淤积。直径60m的漏斗经优化体后，试验结果表明，工作流量为40-50m^3／s，粒径大于0．1mm的泥沙排除率达到90％，而排沙耗水率小于10％，效果良好。     

关于双层泄流排沙孔进口斜门槽涡带性质的研究

从减压、常压试验发现的双层泄流排沙孔进口斜门槽的涡带现象，经二元水洞试验验证，证明它是１条气带，并解释了这条气带的成因。该成果对正确判断三门峡双层孔让槽导轨的破坏原因和筛选工程改善措施，具有现实指导作用。     

一种新型旋流排沙渠道的试验研究和数值模拟

为解决多泥沙河流引水时的水沙分离问题,提出了一种渠道排沙新技术——旋流排沙渠道,并采用试验研究和数值模拟相结合的方法,研究了渠道内水流的水力特性和排沙特性,分析了该技术的可行性。结果表明：流速、水面线等参数数值模拟结果与试验值一致,数值模拟能够反映旋流排沙渠道内水流的运动状态;起旋室流态随渠道来流量的增加呈自由流、临界流及淹没流的流态演变序列;在淹没流流态下排沙洞内能形成有利于泥沙悬浮卷扬的旋转水流,且对引水渠道内的流态影响很小;随着上游渠道水深增加,排沙洞的分流比呈非线性规律减小,在上游渠道内水深H/B=0.97时,排沙洞的分流比仅为6.07%;上游渠道内水深H/B=0.21时排沙洞内最大流速较渠道平均流速增大了175%,对粒径为(0.075～3)mm泥沙的截沙率达93.7%。旋流排沙渠道是一种高排沙率、低耗水量的渠道排沙技术,成果有利于丰富引水工程中的水沙分离技术,可为这种排沙新技术在工程中的设计和应用提供参考。     

海洋深水立管涡激振动实验研究的发展状况

在海洋环境中,涡激振动(VIV)是流体固体藕合作用的结果,也是流体力学和结构力学的融合;但是耦合的作用力会降低立管寿命,立管一旦发生疲劳破坏,原油的泄漏不仅会使工程蒙受损失,还将引发严重的环境污染和二次灾害,因此深海立管的涡激振动在立管设计中是一个需要考虑的重要因素,近几十年里科研人员在此方面做了大量的研究工作。笔者以海洋立管为研究对象,总结了在流体和结构方面国内外学者对海洋立管涡激振动上的研究成果。为更进一步的海洋立管涡激振动研究提供了理论依据。     

基于非线性理论的海底管跨涡激共振可靠性研究

考虑波浪水质点与海底管线管跨段振动间的相对运动速度以及波浪和海流的联合作用，对传统的波浪载荷计算方法进行了改进，引入了波浪激励载荷中的二阶平方阻尼项，从而建立了海底管跨的非线性涡激振动方程．同时，基于非线性振动特性，将倍频共振和亚频共振的概念引入管跨的涡激共振失效分析方法中，建立了相应的极限状态方程和管跨涡激共振长度预测公式，并在此基础上提出了管跨的涡激共振失效可靠性分析方法，并通过算例验证了方法的可靠性与适用性．     

管间距对涡产生器式扁管板式翅片传热的影响

应用萘升华传质／传热比拟技术，对涡产生器式叉排扁管板式翅片管换热器的板芯结构进行了模拟研究．分析了管间距变化情况下换热板芯的传热与阻力特性，对换热器换热性能做了综合评价，为板式翅片管换热器结构优化设计提供了理论依据．     

海洋立管涡激振动位移响应测试方法及试验研究

海洋立管涡激振动会使立管产生疲劳破坏.实时监测应变并通过应变数据转化为立管的位移,从而可直观、准确地判断海洋立管的状态,预知可能发生破坏的位置并采取应对措施.建立了数学模型,通过理论分析立管的挠度曲率与应变、位移存在的关系,进而拟合立管的挠度曲线.基于挠度曲线的边界条件以及广义最小二乘法确定挠度曲线未知数的求解方法.设计试验方案,搭建试验平台,通过光纤光栅应变传感器及解调仪获得试验数据,求解挠度曲线.并通过试验过程中位移的测量值来验证位移计算值的正确性及可行性,试验结果表明:位移的计算值精度能够满足工程上的要求,该方法可作为检测立管涡激振动的一种方法.     

涡振螺旋干燥机内物料的运动

分析了螺旋涡振干扰机内物料的运动，并结合运动特点阐述了其干燥特性。     

涡流管能量分离特性研究进展

涡流管是一种结构较为简单的机械装置,能够使压缩气体通过时呈现出独特的能量分离效应,在天然气等领域具有广阔的应用前景,当前能量分离效率偏低是制约其大规模推广应用的瓶颈。详细地介绍了国内外涡流管能量分离性能及优化等研究成果,着重对影响能量分离效率的结构参数、操作参数、工作介质及连接回路等问题进行了评述,指出天然气管道系统急需的涡流管加热技术以及亟待开展的重难点工作,以期为后续研究提供借鉴。     

天然气液化用高压涡流管内流动与传热分析

高压涡流管是撬装化天然气液化的关键设备.由于管内高压引起的超音速强旋转流与传统涡流管有本质的区别.由于强大的离心力,目前对三维强旋转湍流流动的测量与真实情况还有很大差异.利用数值计算方法,研究了在高压环境中涡流管内流场和温度场结构特性,提出利用冷热端压差配合特殊设计的喷嘴,有利于形成超音速流动,并在喷管段形成低温区域.控制高压涡流管的热端背压,有利于获得更高的制冷效率.     

立轴旋涡多圈螺旋流场特性研究

为描述进水口前立轴旋涡多圈螺旋的流场特性,运用数值模拟、试验研究和理论公式3种方法。其中,数模采用VOF法追踪自由水面,试验中用有色颜料作为示踪介质,3个方向速度的理论公式中增加了随轴向的变化。结果表明,在轴对称条件下,对数模、理论计算的速度分布进行对比分析,证实了旋涡流场不仅是径向的函数,而且还是轴向的函数。运用数值模拟具有能模拟各种不同边界条件的优势,还对非对称来流条件下形成的立轴旋涡进行了模拟。     

纵向涡发生器对圆形翅片管换热强化的影响

利用CFD计算软件FLUENT对带有纵向涡发生器的圆形翅片管的流体流动和传热过程进行数值模拟,并与普通圆形翅片管加以对比。结果表明,带有纵向涡发生器的翅片管换热效果明显优于普通翅片管。应用场协同原理解释认为,纵向涡发生器使流体速度和温度梯度之间夹角减小,改善了速度场和温度场的协同性,从而增强了换热效果。     

倾斜下降管内气-液两相流流型PSD特征

气液两相流的流型对其流动和传热特性有很大影响，所以如何确定流型一直是两相流研究中的重要课题。对倾斜下降管内气液两相流流型的鉴别进行了实验研究。结果发现：利用压差的时域信号和信号的功率谱密度函数(PSD)，可以客观地判别流型。     

新型涡流发生器几何结构及换热计算关联式

通过对矩形风道内置有新型涡流发生器一斜截椭圆柱体强化传热性能和压降特性的实验研究,分析了不同雷诺数(Re=800~38000)工况下涡流发生器的几何尺寸和迎流方位对传热和压降的影响.实验结果表明:高宽比h/b=l/2的斜截椭圆柱体较好的几何尺寸和位置参数是斜边倾角α=20°,迎流攻角β=45°.这是马蹄涡和端部涡综合作用的结果.根据77个实验工况回归了斜截椭圆柱体涡流发生器强化换热的准则实验关联式,为工程应用提供了理论依据.实验采用了稳态的气水逆流换热方式,测温数据由HP34970A数据采集系统采集.     

不同深宽比矩形腔双壁反向驱动蠕流涡结构研究

研究了不同深宽比二维矩形腔双壁反向驱动流的流动结构.采用微分求积法计算分析了深宽比从0.15到6.6变化对矩形腔蠕流涡结构的影响,给出了涡演化过程中的临界深宽比、流型及其分岔图.当深宽比在0.15至0.7之间变化时,腔内涡结构沿横向分布并随深宽比增加子涡逐步合并;当深宽比大于0.7时,随着深宽比增大,腔内流动结构沿纵向展开并且漩涡数量逐渐增多,具有周期性和自相似的变化特征,外围大涡的形成来源于中间区域新涡的生成和演化;在不同的深宽比条件下,腔内流动始终呈现对称的涡结构流型.     

缩放管流动阻力与传热性能的实验研究

在实验室里进行了清洁状态下缩放管的传热性能实验,得出了缩放管管内强制对流换热关联式,并进行了缩放管与对应光管流动阻力和传热性能的对比实验,实验工质为加有MgO颗粒的人工硬水。结果表明,结垢对缩放管流动特性的影响不如对光管的影响大;缩放管不仅有较好的传热性能,还有较好的阻垢性能。     

厚壁螺旋管强度试验研究

通过应力测定和爆破试验，对厚壁螺旋管进行强度研究。结果表明：光管成型加工成螺旋管后，虽然爆破强度不会下降，但其应力分布变得复杂，既存在拉应力又存在压应力，且方向也不一致。最大应力发生在螺旋管的根部，为拉应力。与光管比，螺旋管中的应力分布明显劣化，最大应力是成型前的8倍多。最后指出螺旋管的允许工作压力应综合考虑爆破强度、应力状态和使用环境等因素确定。     

涡流发生器对CaCO_3污垢特性影响的实验研究

本文对直排浮点型涡流发生器的CaCO_2污垢特性进行了实验研究,通过称重法(计算试片单位面积的污垢沉积量)对不锈钢平板和几种不同浮点尺寸、间距的涡流发生器的污垢特性进行分析比较。结果表明:直排浮点型涡流发生器试片的污垢量到渐近值的时间比平板短,污垢增长速度较平板慢。直排浮点型涡流发生器当浮点直径5 mm、列间距15 mm的试片污垢量渐近值最小,污垢生长期也较长,抗垢性好。