床沙表层非均匀分布对泥沙输移的影响

本文基于床沙宽度百分比及面积百分比的分析，选择上述二者有关参数来反映床沙表层不均匀分布特征，并由此得到了床沙不受隐蔽作用的最大粒径Ｄａ与面积平均粒径ｄｓ之关系。借助力学分析方法，分别得到了隐蔽区与暴露区的泥沙起动流速公式；同时，在输沙率关系中引入了宽度百分比Ｐｂ及ｄｓ，该式能较好地反映床沙粗化过程中，输沙率与表层泥沙组成之间的依存关系。     

川江卵石推移质输移的随机性

推移质运动及输沙率是河流动力学的基本问题之一。通过对川江河道实测卵石运动速度及输沙率的整理分析，可知卵石为运动距离短，停歇时间长，平均运动速度低，运动具有很强的随机性及不连续性。对卵石推移质输沙量的年际及年内的变化规律分析表明，卵石推移质输沙率的变差大，统计分布分散，也具有很强的随机性特征。河床断面形态及其相邻河道特性对输沙率也有较大的影响。     

清水作用下全动床复式河槽泥沙输移特性及其模拟

推移质运动是河流动力学的基本问题之一,通过水槽试验探讨了清水作用下全动床复式河槽泥沙的输移特性,并通过理论分析提出了该类河道的推移质输沙率的计算方法.试验表明:在清水作用下全动床复式河槽推移质输沙率先随时间单调递增,而后随时间单调递减;推移质中值粒径先随时间大幅度增大,后随着时间的增加中值粒径增大的幅度减小,最终将趋于初始床沙中值粒径.根据推移质输沙率的变化特性,运用仙农熵的概念与理论,通过最大熵原理和变分法推导了河道粗化过程中的推移质输沙率公式,并对该公式参数的敏感性进行了分析.计算结果表明,该公式可以模拟全动床复式河槽河道粗化过程中的输沙率随时间的变化特性.     

An Investigation of Stochastic Nature of Bed Load Motion in Chuanjiang River

Bed Load Motion and its transport rate is one of the basic issues in river dynamics.In this paper, the authors discussed the stochastic nature of bed load motion in Chuanjiang River in details.Chungjiang lies in the upstream reach of Yangtze River.Its stochastic nature is shown in the following four aspects.Firstly, even though all the conditions are the same,due to the fluctuation of the flow,the bed load discharge and the location and width of sediment transport belts are different.Secondly,during the process of bed load motion, pebbles show the strong nature of intermittence.Thirdly,the sediment discharges through upstream and down- stream reach are not equal,i.e.the pebble motion exists the discontinuity.Fourthly,annual mean transport rates of bed load for different stations are different and variation of transport rate of pebbles for a given station with year is large.The four aspects will be discussed one by one detailedly.     

河床冲刷粗化特征与粗化程度

根据前人对暴露度和等效粒径研究的成果,选择适合于长江上游典型河段起动及输沙率公式,对各典型河段床沙粗化程度的参数A值进一步确定,通过分析可知,粗化程度A值在时间和空间上都存在变化规律,汛期粗化程度比枯水期小,并且各河段粗化程度上游比下游粗化程度大.粗化程度A值不随粒径的变化而变化,河床糙率n随A值呈线性变化趋势,根据有限的资料进行了拟合,得到一个A值与n值的关系式.     

煤层气的赋存运移机理及产出特征

煤层气是储集在煤层中的非常规天然气.煤层中发育有微孔隙系统和裂隙系统,煤层气主要以物理吸附的形式赋存于煤的内表面上,当压力降低时,煤层气发生解吸、扩散和渗流,最后由井筒中产出.了解煤层气的赋存、运移机理及产出特征,对进行煤层气的可采性评价十分重要.     

全动床复式河槽水流阻力特性的试验研究

当水流漫滩后,由于滩槽间存在着强烈的动量交换,复式河槽在过流能力、泥沙输移、流速分布等许多方面不同于单一河道。通过水槽试验,探讨了清水作用下,由非均匀沙构筑而成的全动床复式河槽完全粗化后的水流阻力变化特性,包括水流能量损失、曼宁系数、谢才系数与达西-韦斯巴赫阻力系数等沿程变化。试验结果表明,对于清水作用下的全动床河道很难获得均匀流。断面平均流速沿程变化,单位重量水体经过单位长度而损失的能量将沿程改变。对于该类河道,在给定的水流条件下,阻力系数不再保持为常数,而是沿程变化的。这些特性表明全动床复式水槽水流阻力远比定床的复杂,要准确预测该类河道的过流能力及泥沙输移能力远比定床的困难。     

煤层气排采技术评价

我国煤层气资源十分丰富,但还处于煤层气开发的初期阶段,合理开采煤层气对优化我国能源结构具有重要意义。目前,国内外对煤层气的地面排采主要有杆泵法、螺杆泵法、电潜泵法、气举法等。本文运用模糊数学的方法建立煤层气排采方式评价模型,主要以排液量、煤粉、细砂影响、井斜影响、气体影响等技术指标和经济耗费等方面作为影响因素对煤层气排采方式进行模糊评价,给出了煤层气井排采优化设计方案和评价目标,提出了适合中国煤层气开发的排采工艺措施及今后的发展方向。     

三峡工程下游卵石夹沙河段床沙粗化计算

三峡工程运用后,下泄清水持续冲刷河床,造成长江中游河段床沙逐年粗化,对长江中游河段水沙输移及河床演变规律的研究产生重要影响。为研究三峡工程下游宜枝河段、枝江河段卵石夹沙河床年际床沙粗化及年内床沙交换过程,基于Markov三态转移概率矩阵,引入非均匀沙隐暴系数,得到卵石夹沙河床上床沙级配、推移质级配及悬沙级配的概率计算模型(沙量平衡方程),能够同时考虑前期水沙条件、床沙起悬及冲淤过程对床沙交换过程的影响。结果表明：2003～2017年,枝城站床沙发生明显粗化,泥沙颗粒级配分布曲线左移,2003年床沙粒径范围为0.002 mm～41 mm,2017年变为0.031 mm～86 mm;此外,该断面床沙中值粒径总体呈上升趋势,并在2010年以后有一定波动,但波动幅度较小;并以汛初、汛末为时间节点,将枝城站年内月均床沙变化过程分为三类。通过枝城站2003-2009年实测资料验证,本文建立的概率模型计算结果与实测资料符合较好,能够应用于三峡工程下游宜枝河段及枝江河段卵石夹沙河床年际床沙粗化及年内床沙交换过程的预报,为今后非均匀沙运动及非平衡输沙机理的研究提供理论基础。     

循环流化床锅炉流体动力学研究

在循环流化床锅炉炉膛内，可分为湍流和快速床两个区域，本文论述了由鼓泡流化床与从气力输送状态向循环流化床转佛教吕的流体动力学现象，研究了湍流床开始出现到完全转化为湍流床及快速床时，炉内气体速度变化的规律和相应的计算公式。对转化过程中的主要影响因素，如床的当量直径，床温及固体颗粒供给速度等进行了深入试验研究。     

非均匀沙粒径频率分布的数学表征

本文用正态概率密度函数的和函数表征非均匀沙的粒径频率分布,为分析混合沙各部分在泥沙输移过程中的作用提供了一种手段。采用野外实测资料对本文方法的精度进行检验,精度良好。最后给出了应用举例,说明本法可以实用。     

超高效厌氧生物反应器床层能量耗散率

为指导超高效厌氧生物反应器的功率匹配和操作优化,加速反应器工程化开发,通过向反应器床层分别投加1 500、2 500和3 500 mL厌氧颗粒污泥,采用质量分数为0.5%的稀硫酸溶液模拟进料,采用化学反应生成CO₂(饱和NaHCO₃+稀硫酸)模拟生物产气,研究了反应器床层处于固定态、流化态和输送态时的能量耗散特征,建立了床层处于固定态和流化态时的能量耗散模型.试验结果表明：所建模型的模拟值与实测值吻合较好,可用预测同类高效厌氧反应器床层能量耗散率;床层处于固定态、颗粒结团状态、液固两相流化态以及气液固三相流化态的最大能量耗散率分别为0.143、4.449、2.173和11.132 W/m³.其中,最大值11.132 W/m³是超高效厌氧反应器功率匹配的重要依据.     

气-液-固三相流化床冷态实验

以氮气为气相、蒸馏水为液相、铜粉为固相构建了的气-液-固三相流化床冷态实验装置,流化床反应器内径为50 mm、高为500 mm.采用Hilbert-Huang Transform分析了布风板上表面处压力脉动信号,考察了布风板压差和床内两固定测点间压差随气体流速的变化关系,使用降速法得到了气-液-固三相流化床的最小流化速度,并通过同步图像采集验证了该最小流化速度.结果表明:气体流速为14.85 mm/s时,固体颗粒之间碰撞剧烈,气、液、固三相混合均匀;随着气体流速的增加,两固定测点间压降呈现先降低,后增加,最后又降低的变化趋势;气-液-固三相流化床的最小流化速度约为17.4 mm/s.     

导向充气喷动床流动行为研究——充气位置的影响

在直径92mm的有机玻璃制的带导向管的充气喷动床中,以玻璃珠为实验物料,在不同的充气量,不同充气位置,导向管不同开孔率条件下,对充气喷动床的床层压降和颗粒在环形区的下移速度进行研究,研究发现通过调节充气的位置或大小和导向管的开孔率,可以调节颗粒在环形区的停留时间,也可以使床层压降发生变化,在其它条件不变的情况下,底部充气时,床层压降和颗粒下移速度均随充气量的增大而增大;改变位置充气时,床层压降和颗粒下移速度均随充气位置的升高而降低;在同一水平面上,充气位置分布越均匀,颗粒下移速度越接近其平均值,但对床层压降无明显影响。     

模拟增压流化床燃烧室启动特性的研究

在一座截面为 0 .6 6 4× 0 .6 5 6 m2 的常压流化床燃烧室内 ,进行了热烟气启动增压流化床的系统性模拟试验研究和理论分析 .研制了与中试 PEBC装置成缩小比例的风室结构 ,水冷布风板和启燃室等系统部件 .分别用徐州烟煤、阳泉无烟煤、常州卜弋贫煤和焦作无烟煤矸石混煤 ,试验了热烟气点燃流化床的煤种适应性 .研究了加煤床温、加煤速率、埋管受热面、静止床高、热烟气温度和流量等参数对启动过程的影响规律以及床层温升速率的变化 .得到了较翔实和完整的增压流化床锅炉启动系统的结构设计参数和启动过程的运行参数     

充气喷动床内微细粒子的干燥与析出率研究

在一内径92mm高1000mm的不锈钢充气喷动床反应器内,采用碳酸钙粉末物料为微细粒子,在由间歇进样器填加湿的微细粒子,以空气为充气和喷气体对微细粒子进行淘洗。综合考察床层温度、惰性粒子床层的高度、粒径、喷动气速、充气速度、湿含量以及进样量等对充气喷动床内微细粒子的析出率的影响。结果表明;碳酸钙粉末物料的析出率随喷气速、床层温度、床层的高度、充气速度的增加而增加;随着湿含量、进样量、床层颗粒粒径的增加而减少;最终湿含量随着初始湿含量的增加而增加。因此,它可以用来干燥并析出粉末物料。     

导向管充气喷动床流动行为研究

在直径92mm的导向管喷动床内，引入充气，对充气对喷动床环形区内颗粒床层的压降、颗粒循环速率以及环形区内气体分布进行研究．研究发现：在临界充气速度范围内，环形区内颗粒床层的压降、颗粒循环速率均随充气速度增加而增加；环形区内气体速度随充气流量的增加而增加，且存在一个使颗粒床层保持稳定移动床的临界充气速度．建立导向充气喷动床的流动行为数学模型，计算值与实验值吻合，可作为导向充气喷动床设计与操作的参考。     

导向管充气喷动床的流动与传热特性研究

在直径９２ｍｍ的有机玻璃制导向管充气喷动床反应器内,以玻璃珠为实验物料,以空气为喷动和充气气体,在导向管充气喷动床的最大允许充气速度范围内,考察充气速度对导向管充气喷动床的最小喷动速度、床层压降、中心喷泉高度的影响,采用示踪粒子的方法,研究充气速度对颗粒在壁效应区的下移速度的影响。并考察了热模装置内充气速度对壁与床层间传热系数的影响。结果表明：充气有利于导向管喷动床的喷动床的喷动及操作稳定性;充气     

非均匀沙的运动特性与规律

在理论分析及前人试验结果的基础上,从非均匀沙的起动条件及机理、挟沙力及推移质输沙率的计算方法、悬移质不平衡输沙等方面分析了非均匀沙的运动特性,根据非均匀沙推移质输沙率公式分析了同一启动标准条件下输沙率的变化规律及输沙率变化的影响因素.     

动床沙粒阻力计算的研究

沙粒阻力的计算是泥沙运动力学的重要问题。基于泥沙的起动阻力来研究沙粒阻力的计算，是一种较为直接的方法。利用泥沙起动的Shields曲线与明渠阻力特性之间的相似性，结合实测泥沙起动资料给出了沙粒阻力的计算公式。该公式表示的沙粒阻力系数仅是能坡的函数，从而避免了采用相对水深时床沙代表粒径选择的困难。验证结果表明，该公式要优于其他沙粒阻力的计算公式。