泄洪洞反弧段末端水力特性指标分布规律

龙抬头式泄洪洞在水利水电工程中应用十分普遍,但是由于反弧段流态复杂,其产生空蚀破坏的原因尚不明晰。对不同泄洪洞体型掺气前后的工况进行三维数值计算,对其水力特性指标的分布规律进行研究。结果表明:随着落差Δz增大,反弧段流速逐步增大,水流空化数逐步减小;反弧半径R的改变对反弧段水力参数的影响有限。掺气水流的反弧段水力学指标主要取决于Δz,而受反弧半径R的影响相对较小。当Δz减小时,反弧段末端的水力参数在掺气前后变化不大,反弧段末端下游30m(等于15倍的挑坎高度)处的掺气水流的流速明显降低,空化数明显增高,掺气水流的保护作用对空腔下游部分的水力参数影响更加明显。在反弧末端有二次流出现,两侧边墙附近存在对称涡,不仅对边墙附近的流速压力分布产生一定影响,也加剧了反弧段内的水力特性的复杂程度。     

超声波灭活水中微生物试验研究

为了探讨超声波灭菌作用机制,进一步为超声波用于净水厂污泥无害化处理提供技术支持,试验采用实验室模拟水样,研究了超声功率(250~1 500 W)、频率(25 k Hz和40 k Hz)对大肠菌群灭活效果、超声空化强度和羟基自由基产量的影响.结果表明:相同时间和频率下,在超声功率为250~1 500 W时,大肠菌群灭活率随着功率的增大先逐渐上升,达到1 250 W后,灭活效果变化不明显;相同时间和功率条件下,40 k Hz灭活效果优于25 k Hz.超声空化强度和羟基自由基的产量与灭活率规律相似,超声灭活率随着超声过程中超声空化强度和羟基自由基产量的增大而增大.通过投加自由基掩蔽剂碳酸氢钠(Na HCO3)掩蔽自由基氧化作用判定羟基自由基在超声灭菌过程中的确产生了灭活作用,但作用比较弱.     

水下火箭弹头部空化流场的数值仿真研究

对火箭弹头部的局部空化流场的研究可作为头部敏感装置安装位置设计和选择的依据。研究了利用RANS(针对定常分析)和LES(针对非定常分析)湍流模型对水下火箭弹弹体头部空化流场进行仿真分析的方法,并与实验结果进行对比验证。通过仿真分析了在零攻角/小攻角下弹体头部周围定常、非定常流场空化区域和不同速度、加速度下空化区的变化;比较了相同空化数下不同速度对空化区域的影响。结果发现,小攻角情况下的火箭弹头部背流面空化流场存在较强的非定常特性,头部流场空化区受到加速度的影响且存在速度比尺效应。     

结构参数对拉伐尔喷管空化特性影响的数值模拟

采用CFD方法模拟水在不同结构参数拉伐尔喷管中的空化流动情况。在一定的操作参数下,采用空化泡动力学模型模拟分析拉伐尔喷管不同入口直径、喉部直径、收缩段长度、扩张段长度、扩张段锥角等结构参数对空化效果的影响,并参照正交试验的方法研究各影响因素与水平之间的关系。结果表明：随着喷管喉部直径的减小,空化区域内的汽含率升高,空化数减小,空化效应增强;入口直径与收缩段长度的改变对喷管空化特性的影响不明显;在一定范围内增大扩张段锥角有利于空化强度的增加,但锥角过大反而抑制空化的进行;扩张段长度的增加可以影响空化产生的区域,但对空化强度影响较小;正交试验结果表明在几个结构参数之中,喉部直径的改变对喷管空化特性的影响最大。     

水力空化联合H2O2降解壳聚糖的研究

利用水力空化装置对壳聚糖溶液进行了降解实验。分析了壳聚糖浓度、入口压力、p H值、温度、H2O2浓度等不同因素对壳聚糖溶液降解的影响。结果表明:水力空化对壳聚糖的降解程度随壳聚糖浓度的增加而减小,随着入口压力及水温的增加而增大;在一定条件下,水力空化对壳聚糖的降解存在着一个最佳的p H值;水力空化联合H2O2强化处理大大增强了降解的效果。该方法既能减少氧化剂的投放,也能提高降解的效率。     

多超声振子作用下气泡动力学数值模拟

超声对强化吸收制冷循环中发生器内溴化锂水溶液沸腾传热有重要意义,目前开展的相关研究较少,尤其多超声振子气泡动力学方面的理论尚未报道。为探究振子数量对溶液空化特性的影响,构建多振子气泡动力学模型,以纯水为例验证了模型准确性,探讨了不同影响因素对溶液空化特性的影响。模拟结果表明：总声强为1 W/cm²,振子数量由1增加至5时,空化气泡最大半径增加了44.12%,振子数量达到24～25个时,气泡最大半径增加率仅为1%;发生压力对空化效应的影响随着振子数量的增多而增大,单振子在吸收制冷系统的真空发生器更易产生稳态空化,而多振子更易在真空发生器内产生瞬态空化;多振子频率均匀度越小,空化强度越大,声强均匀度对空化强度的影响可忽略。     

高速航空燃油泵水力设计及两相流场数值模拟

为了满足下一代飞机发动机燃料供给的需求,根据供油系统的性能指标,确定燃油泵结构型式,基于速度系数法计算燃油泵的主要结构参数,完成高速燃油泵水力设计,建立其三维模型并进行网格划分.借助ANSYS-CFX仿真软件,基于RNG k-ε湍流模型及Zwart空化模型,实现燃油泵非空化及空化状态下的内流场数值模拟,分析其外特性变化趋势及压力、速度分布规律并预测其空化性能.结果表明:高速燃油泵扬程、效率、功率随流量的变化符合离心泵性能变化规律,且在设计点附近达到最高效率82.76％;有效汽蚀余量较大时,燃油泵扬程基本不发生变化,当有效汽蚀余量减小到一定值,扬程开始缓慢下降而后急剧减小,扬程下降3％对应的临界汽蚀余量为12.7m.     

铝酸钠溶液性质对超声空化作用及种分过程超声强化的影响

用相同频率和输入功率的超声波对不同Na2Ok浓度和ακ的铝酸钠溶液进行处理,通过对恒温种分过程中相同反应时间的分解率和粒度分布特点的比较,发现在超声波作用条件相同的情况下,超声波对铝酸钠溶液的强化作用随着铝酸钠溶液苛性碱浓度的降低而加强,且超声波对ακ为1.55时的铝酸钠溶液的强化作用较其他ακ的强.通过对不同Na2Ok浓度和ακ条件下铝酸钠溶液表面张力系数的测定及超声波声致荧光影像的研究,初步探讨了溶液物理性质对超声强化作用和超声空化作用的影响及超声波作用的机理.     

超声波处理对高碳钢凝固组织的影响

主要研究超声处理对高碳钢凝固组织的作用,分析了超声波功率水平、实验温度对凝固组织的影响。结果表明,超声处理可以明显细化高碳钢的凝固组织;随着超声功率的增加,组织细化程度提高,功率提高到一定程度,细化作用不再明显增强;超声处理效果与实验温度密切相关,温度较低时,树枝晶组织发达,温度为1570℃时,几乎完全转变为等轴晶组织。对高碳钢凝固过程进行超声处理时,起主要作用的是声空化、声流以及超声空化产生的局部高温。     

水压节流阀口流量特性的实验研究及水压节流阀的研制

本文将介绍作者自行研制的水压阀阀口流动特性的实验装置，用该装置完成了各种典型水压阀阀口流动特性以及空化影响流动特性的实验研究，依据实验的结果完成了水压元件性能试验台所需各类水压阀的研制。