分层水库异重流试验

采用概化模型试验对典型温度分层水库中异重流的运动特性进行研究.首次在实验室内模拟了水库水体的温度分层.试验显示:在特定条件下,在水库模型入口底部加入高锰酸钾溶液而形成的底层异重流沿库底运行一定距离后会从底坡分离,进入与其密度相同的水层后沿水平方向运行形成间层流.根据试验结果分析了温跃层平均密度梯度与分离点深度和间层流厚度的关系.     

水温分层对水库污染物输移的影响

水库温度分层使水库水动力特性及污染物输移过程异于均温型水库.采用三维非线性RNG浮力流模型对分层水库污染物输移的典型过程进行模拟,分析了水体分层条件对污染物输移的影响,探讨了不同分层条件下污染物在不同密度流流动区域射流区、交换区、潜流区的输移扩散规律.研究结果表明,水库分层条件对污染物输移有显著影响,污染物输移的分离点水深、交换区厚度、无量纲时间参数与水库分层强度成反比.研究结果可为水库水质、水生环境管理与调度、水库应急预警方案的制定提供参考.     

热分层湍流计算机模拟的数学模型研究

以湍流标准ｋ－ε模型为基础,综合考虑代数应力模型（ＡＳＭ）及湍流热流输运方程,建立了热分层流动的热浮力湍流修正数学模型。理论及在液纳空腔内的热分层湍流计算机模拟中的应用表明,该模型在一程度上反映了由于流动过程中温度不均而导致的各向异性特征,并为解决热分层流中温度随时间变化的计算机模拟难题提供了一个较为简单,稳定的模型。     

离心超重力环境下流体中物体浮力与运动

为了表征离心超重力环境下物体在流体中的运动规律,基于旋转非惯性系,考虑吊篮摆动遗留角的影响,推导由地球常重力和离心超重力共同产生的试验超重力场的重力势、静止流体压力及流体中物体承受流体浮力的表达式.基于Newton第二定律建立离心模型试验中静止流体内物体运动的控制方程,编制并验证了数值求解程序.流体中圆球运动的数值分析结果表明,当离心加速度较大时,吊篮摆动遗留角的影响可以忽略.试验超重力等势面是以离心机主轴为轴线的旋转抛物面,随着离心加速度的增大,等势面形态受地球重力的影响逐渐减小,趋于圆柱面.物体在流体中所受的浮力具有向心性和非均匀性.物体在流体中运动时,科氏力的影响不可忽略.     

含沙水流深层排放入海的浮力射流模拟

为准确评价污水深层排海对环境水域的影响,开展深水排海的数值模拟预测研究具有重要意义。建立考虑泥沙和盐度差引起的浮力射流影响的3维泥沙和盐度输移扩散的RNG κ-ε紊流模型,通过室内机理试验对模拟流场和盐度场进行了验证,模拟结果和试验结果符合较好;利用该模型对低盐度含沙水流排入某海域后的水力特性以及盐度和含沙量扩散对环境水体的影响进行模拟预测。结果表明：含沙的淡水水流排入海水后由于密度差而呈现出上升的浮力射流的特征,射流轴线在垂向上呈抛物线形态;浮力射流到达水面后,以该点为中心,呈蝴蝶型形状向四周扩散,污染带平面范围逐渐增大,影响范围内盐度持续减小,含沙量持续增加;污染带在开始时段扩散速度较快,随着掺入水体的影响范围加大,污染带边界向四周推移的速度逐渐放缓。     

深海自持式剖面浮标浮力变化规律

为了分析海水温度、盐度、压力等环境参量对深海自持式剖面浮标净浮力的影响规律,以自主研发的4 000 m水深自持式智能浮标“浮星1号”为研究对象,建立理论模型,得到浮标整体变形量随压力、温度的变化规律. 通过压载试验及海上试验,验证了仿真模型预测结果的准确性和可靠性,得到浮标运动过程中的体积及浮力变化规律. 研究结果表明：温度对浮标体积的影响主要体现在较浅深度范围内,压力对浮标体积的影响随水深基本呈线性规律变化;浮标净浮力随着水深的增加呈非线性规律增加,在较浅深度的情况下,净浮力变化量主要受温度的影响,在较大深度的情况下,净浮力变化量主要受压力的影响;至4 000 Pa,浮标体积收缩总量为818 mL,净浮力增量等效质量为463 g.     

火灾流场中湍流、燃烧和浮力的相互作用

对国际标准化组织（ISO）1997年发布的火灾试验房间尺寸和火灾释热速率进行了数值研究，主要针对火位源于房间中间和里侧一个角落两种情况进行了数值模拟，在数值模拟中，燃烧反应被看成在一个大容积内进行，而不是仅在薄层的反应区，在大容积燃烧中，燃烧属于层流还是湍流取决于燃烧和空气在该位置的比例，火灾流场中浮力作用下的预混，半邓混和非预混燃烧是采用EDC模拟和κ-ε双方程湍流模型，最后通过对数值模拟结果的分析，讨论了火灾流场中湍流，燃烧和浮力的相互作用，该项工作对大尺度标准试验有实际应用价值。     

单晶硅化学气相沉积反应器流场初探

对单晶硅化学气相沉积（ＣＶＤ）反应器在沉积过程中的流场进行了初步分析．通过数值求解三维层流 Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,研究了反应器内浮力效应所引起的流场对称性破坏．结果表明,由于存在浮力效应,轴对称 几何体中也会发生非轴对称流场分布,从而影响单晶硅的均匀生长．     

坝前区域3维水温数值模拟研究

为避免大型水库低温下泄对下游水生生物或灌区农作物造成不利影响,准确预测水库的坝前水温分布十分必要。为此,采用三维水温紊流数学模型,以横向平均的二维水温模型的计算结果作为三维模型的入流边界条件和初始条件,以已建成的二滩水库坝前1km范围内的水体为研究对象,进行了三维水温的数值模拟验证。将模拟计算的水温结果与实测的水温结果进行了对比分析,结果表明采用本文提出的方法能够较好地模拟坝前深水库区的水体水温分层流动和进水口前的水体流动特性。     

矿井火灾引起节流和浮力效应的理论研究

将风网中的风流视为一维可压缩流体的非定常流动，导出了矿井发生火灾时巷道内空气温度的计算式和空气非定常流动的运动方程，进而获得节流和浮力效应的计算模型。并给出了算例，采用此模型，将使矿井火灾灾变时期风流状态变化过程的研究更接近实际，还可以自动将节流和浮力效应加入网络解算模型中。     

航天器中性浮力实验体外形设计与仿真

文章对中性浮力地面实验系统中实验体的外形进行了设计。首先利用Fluent软件求解计算出几种可供选择的实验体外形在各种工况下的水动力系数,同时通过力矩系数给出几种外形的静稳定性;然后在对水阻力系数和静稳定性进行分析和对比的基础上,选择了正方体作为实验体的外形;最后对正方体实验体进行动力学建模及仿真分析,结果表明此外形实验体的水阻力可以被克服。由此说明从阻力能够被克服和具有良好的静稳定性的角度考虑,此外形可以作为较好的实验体外形选择。研究结果可为相关方面的进一步研究和设计提供依据。     

Study on buoyancy convection phenomenon in the crystal growth process

Real-time phase shift Mach-Zehnder interference technique, imaging technique, and computer image processing technique were combined to perform a real-time diagnosis of NaClO₃ crystal, which described both the dissolution process and the crystallization process of the NaClO₃ crystal in real-time condition. The dissolution fringes and the growth fringes in the process were obtained. Moreover, a distribution of concentration field in this process was obtained by inversion calculation. Finally, the buoyancy convection phenomenon caused by gravity in the crystal growth process was analyzed. The results showed that this convection phenomenon directly influences the growth rate of each crystal face in the crystal. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 10672171 and 10432060) and Knowledge Innovatiou Program of CAS (Phase III)     

空气浮力对固体密度测量影响的研究

通过理论推导和实验结果分析得出，在固体密度测量时，只有当被测固体的体积为３～５ｃｍ３且被测固体与测量所用液体密度相差不超过一个数量级时，空气浮力对固体密度测量的影响才可忽略不计．     

斜通道内热流场的实验与数值研究

针对热烟气在浮力作用下沿斜通道流动的现象,采用实验方法对倾斜角为20°两侧开口通道中截面上的温度分布进行了测量.通道长3 m,宽0.8 m,高1.0 m.热源功率为1 500 W,放置于通道底部中间位置.同时采用数值方法对上述通道在倾斜角为0°,10°和20°时通道内的热流场进行了预测.结果发现除了靠近热源附近之外,实验值与数值结果吻合得相对较好.整个实验与计算结果可为相关工程设计提供参考.     

半地下污水处理池浮力法平移技术研究与实践

结合半地下污水处理池平移工程实例,介绍浮力法平移的方法和技术要点。工程实践证明：该平移技术固然受场地水文、地质条件和周边环境条件影响较大,但只要在使用前进行严格评估,还是可以成为地下或半地下工程平移的一项有效技术,与传统的平移技术相比,有较明显的优越性。该平移技术应用中,附加气囊应用是地下箱体结构浮力法平移技术的关键,可解决箱体自身浮力不足、调整重心偏移及坑内水位控制等问题。     

水下滑翔机浮力调节系统设计及动态性能研究

通过动力学分析,确定水下滑翔机的体积变化范围达到±200 mL就可以保持滑翔运动.比较水下滑翔机经常采用的两类改变体积的方法,选用液压方式的浮力调节系统为水下滑翔机提供动力.浮力调节系统由外部油囊、内部油缸、双向泵、单向阀和电磁开关阀组成,采用AMESim软件的仿真分析结果表明,浮力调节系统工作时间稳定、排量变化均匀.实验结果表明,水下滑翔机的体积变化可以准确测量,集成于内部油缸的传感器使体积变化的分辨率达到0.76 mL,在0.2～1.5 MPa的环境压力下,浮力调节系统的排油和回油时间稳定在80 s左右,其工作性能符合水下滑翔机运动需求.     

采空区流场的动力相似特性及应用研究

根据相似理论的基本原理，运用相似定数法较为全面地分析了采空区流场的动力相似特性，推导了定常条件下采空区流场模拟实验应满足的全部相似准则，并对具有连续瓦斯源的采空区流场进行了实验研究。结果表明，在低雷诺数的线性层流区，有源瓦斯呈现上浮特性，其浮升力不可忽略。     

自来水节能阀的设计

系统地论述了自来水节能阀的控制原理和特点 ,提出了设计框架并进行了理论分析和推导计算