明渠流掺气增流减阻规律的理论研究

本文研究了明渠中气液分层层流、分层紊流情况下的水流量增加或阻力减小规律。研究表明,明渠中的气液分层层流、分层紊流,即在近壁层内充以空气,可以在相同条件下明显地增大明渠的水流量,实现有效的减阻。     

明渠渗掺气增流减阻规律的理论研究

本文研究了明渠中气液分层层流，分层紊流情况下的水流量增加或阻力减小规律，研究表明，明渠中的气液分层层流，分层紊流，即在近壁层内充以空气可以在相同条件下明显地增大明渠的水流量，实现有效的减阻。     

明渠中掺气水流紊流流动规律

本文利用变密度变粘度流体在明渠中紊流流动时的运动微分方程式，研究了明渠中掺气水流紊流流动规律，得出，明渠中的掺气紊流不能在相同条件下增大明渠水流量，即不能实现有效的减阻。文中提出了密度紊动应力、粘度紊动应力、流量增加率等概念。     

非牛顿流体在圆管中分层流动及减阻规律

本文提出了研究圆管分层流动的新模型，并利用该模型研究了非牛顿流体在圆管中分层层流流动，得出了速度场的解析分布式，最后，研究了分层流动的阻力规律，为分层掺气减阻提供了理论依据。研究表明，分层掺气可以在较大范围内实现有效的减阻。     

圆管中分层层流流动的新模型及减阻规律

本文提出了研究圆管分层层流流动的新模型，并利用该模型研究了圆管分层流动速度分布规律，得出了速度场解析表达式，最后，研究了分层流动的阻力规律，为分层掺气减阻提供了理论依据．算例表明，分层掺气可以实现有效的减阻     

明渠水流掺气的减阻增速效应

明渠水流自然掺气以后呈水气混合的两相流,其密度、粘性以及流场内和壁面上的剪力都小于相应条件下水流未掺气(虚拟清水流动)时的数值。因此,掺气水流中的水相速度将大于未掺气时的清水速度。本文分析了作者及L.G.Straub在实验室内测得的两批资料,最后给出:明渠掺气水流可比拟为分层结构;其减阻效应与水相连续的近壁层平均含水度_b明显有关;其增速效应则受全断面平均含水度及渠道底坡α的制约。     

气液条件下离心泵的气相分布特性分析及性能预测

以气液混输离心泵作为研究对象,采用N-S方程和欧拉-欧拉模型,对进口含气率为1％到10％时的气液两相流工质条件下进行全流道数值模拟,计算求解时采用混合网格对流体域进行离散,分析不同含气率下的外特性变化情况和叶轮流道的气相分布情况.结果表明:随着进口含气量的增加,泵的扬程和效率都有所降低,并且含气率越大,性能下降越快,气...     

掺气坎后射流空腔积水的二维 紊流数值模拟

在不考虑掺气浓度分布情况下将掺气坎上的水流流动按水气分层两相流进行研究,采用 VOF方法和k}e紊流模型进行数值模拟,得出了不同类型坎下积水情况和水舌形态。研究认为,掺 气坎体型尺寸及下泄流量不变时,掺气空腔内积水程度随泄槽底坡加大而减弱直至消失;掺气坎体型 不变,佛氏数的变化仅随流速变化时,佛氏数增大则积水程度减弱直至消失。对某大型水利工程放空 洞掺气挑坎的数值计算结果与试验结果吻合较好,表明将紊流数学模型用于掺气坎后射流空腔积水的 数值模拟是合理可行的。     

搅拌器水下转轮安装高度优化数值模拟

采用FLUENT6.3软件对搅拌器内的气液流动进行了数值模拟。自由液面的捕捉采用VOF(volume of fluid)方法,利用RNG k-ε紊流模型使气液两相流时均方程组封闭,速度与压力的耦合方程组利用半隐式SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)算法结合多参考系法求解,对单层涡轮在不同安装高度时搅拌槽内的流场结构、含气率分布、混合时间及功率准数进行了研究。模拟结果表明:在通气量和转速一定的情况下,转轮安装高度在中间位置时搅拌槽内含气率最高,混合时间最小,槽内液体的平均速度最大,更有利于搅拌槽内气液两相之间的混掺,随着安装高度的增加搅拌槽所消耗的功率准数减小。     

喷嘴与水平圆管的气—液两相流动阻力特性

本文应用一维变密度气－液两相流动量于喷嘴和水平圆管的气水两相流动，建立了喷嘴进口压力及流速之间的关系，将动量方程在有限管道长度内积分，从而可由试验得的压力差计算通过水平圆管的气－液两相流阻力系数，并在大量试验的基础上建立了考虑截面含气率的喷嘴动量修正系数的相关关系式和水平圆管中大气两相流阻力系数与雷诺数之间的关系式。     

含植物水流动力特性研究进展

鉴于植物与水动力之间复杂的相互作用过程,从植物对水流的阻力作用、植物引起的紊动作用以及植物对波浪的消减作用三方面,综述了国内外含植物水流动力特性研究进展,总结了不同水动力条件下含植物河道Manning系数、拖曳力系数与植物特性之间的定量关系,讨论了植物引起的纵向流速垂向分布和紊动强度变化以及植物在海岸带波浪消减中起到的作用。针对目前含植物水流动力特性研究中存在的不足,指出植物拖曳力系数、含植物水流紊动特征、植物-水流-波浪耦合作用机理为今后研究的重点。     

AN INVESTIGATION OF FLOW CHARACTERISTIC OF AERATED DRAG REDUCTION IN TUBE

Under the aerated conditions of wall and top intube, the turbulent flow in the tube was measured by usingLDA. The turbulent structure of the flow field and the mech-anism of aerating drag reduction in the tube were discussed. It is shown that the energy dissipations of turbulence flow andmean flow will reduce and the flow velocity (or flow rate) willincrease by injecting mini-bubbles to the wall or top of tube,namely the effect of aerating drag reduction is attained.     

透空潜坝附近水流特性的数值模拟

透空式潜坝是一种兼顾生态和环境的新型整治建筑物。为深入了解透空潜坝附近水流特性,基于N-S方程和不可压缩气液两相流理论建立三维数值水槽,对梯形透空式潜坝附近水流特性进行数值模拟,研究了透空率、水深和流速对潜坝附近流场、紊动能和涡量等水流特性的影响规律。结果表明:相同水流条件下,随着透空率的增大,坝后回流流速减小,坝后根部紊动强度逐渐增大,而坝后1~4倍坝高范围内紊动强度逐渐减小,涡量先增大后减小。透空率不变情况下,在相同断面平均流速条件下随着水深增大,透水率逐渐减小,潜坝附近紊动强度整体减小,但紊动范围变化不大,坝顶强涡量区面积减小。在相同水深条件下随着断面平均流速增大,涡旋回流强度逐渐增大,潜坝附近高紊动区紊动强度整体也增大, 坝体顶侧和透水圆孔附近正负涡量间隔分布,强度逐渐增大。     

稳定分层流动中湍流动量逆梯度输运的数值研究

本文采用RSM模式数值研究了温度和盐度的分层流动中湍流动量的逆梯度输运现象,并把计算结果和已有的实验结果进行了比较。计算主要考虑了分层强度、剪切率以及温度和浓度分层对湍流动量逆梯度输运的影响。由计算结果表明：在非剪切的分层流动中,温度分层,出现湍流动量的逆梯度输运。而盐度分层流动不出现湍流动量逆梯度输运现象。剪切分层流动中,剪切减小湍流动量的逆梯度输运。并且分层强度对温度分层比盐度分层影响大。     

INFLUENCE OF YOUNG'S MODULUS ON DRAG-REDUCTION IN TURBULENT FLOW USING FLEXIBLE TUBES

In order to develop technologies of friction drag reduction with a flexible tube to be used for water transport, experimental studies were carried out on the influence of Young's modulus on the turbulent drag reduction. The friction coefficients of flexible tubes with different Young's modulus were examined by using a sleeve-tube structure. The fluctuating vibration of the outer wall and the fluctuating pressure on the inner wall of the tubes were measured with a laser displacement sensor and a pressure sensor. The results are as follows. The smaller the Young's modulus of a flexible tube and the larger the Reynolds number, the larger the turbulent drag reduction rates become. The transition from laminar flow to turbulent flow can be delayed with an appropriate Young's modulus. Non-dimensional amplitude of fluctuating vibration on the outer wall is smaller than that of a viscous sub-layer thickness, and is positively correlated with the friction drag reduction.     

EFFECT OF NON-SPHERICAL PARTICLES ON THE FLUID TURBULENCE IN A PARTICULATE PIPE FLOW

In the non-spherical particulate turbulent flows,a set of new fluid fluctuating velocity equations with the nonspherical particle source term were derived, then a new method,which treats the slowly varying functions and rapidly varying functions separately, was proposed to solve the equations, and finally the turbulent intensity and the Reynolds stress of the fluid were obtained by calculating the fluctuating velocity statistically. The equations and method were used to a particulate turbulent pipe flow. The results show that the turbulent intensity and the Reynolds stress are decreased almost inverse proportionally to the fluctuating velocity ratio of particle to fluid. Nonspherical particles have a greater suppressing effect on the turbulence than the spherical particles. The particles with short relaxation time reduce the turbulence intensity of fluid, while the particles with long relaxation time increase the turbulence intensity of fluid. For fixed particle and fluid, the small particles suppress the turbulence and the large particles increase the turbulence.     

NUMERICAL SIMULATION OF 3-D TURBULENT FLOWS IN A CUT-OFF VALVE AND ANALYSIS OF FLOW CHARACTERISTICS IN PIPE

1 .　INTRODUCTIONThevalvehasbeenplayinganimportantroleinthe pipeengineeringandisalsooneofmaincomponentsgeneratingtheheadloss .Becauseofthecomplexgeometry ,thedesignwasusuallyeval uatedempiricallyinthepast,whichcausesmuchenergyloss .Toreducetheenergyloss ,itisessen tialforadesignertoknowthedetailsofflowfieldinthevalvepipe .Recently ,withtheremarkableprogressintheComputationalFluidDynamics(CFD)andcomputerhardware ,itisexpectedthatCFDwillbecomeapowerfultoolinthedesignofvalve .Intheactual…