水流掺气对明流泄洪洞及挑坎水力特性的影响

水流充分掺气可以避免高流速泄洪设施发生空蚀,但也会改变相关水力特性。通过对某大坝泄洪洞掺气设施水力模型试验及关于水流表面自掺气发生条件的相关分析,提出了在全程流速超过38 m/s,长度达550 m的明流洞内仅布置一级掺气设施的建议,较通常情况减少了两级;并针对泄洪洞出流方向与河道流向交角达60°的特点,研究提出了一种大差动异型鼻坎消能工。水工模型试验成果表明,其挑流水舌沿河道纵向扩散良好,水舌外缘与河道对岸保持了30 m以上的安全距离。该泄洪洞建成后经历了高水头、较长时间的泄洪运行,明流洞和鼻坎消能工均无空蚀发生,但挑坎水舌却冲刷到对岸边坡。     

中国南方岩溶区岩溶地下河系统复杂水流运动特征

岩溶地下河系统水流运动多受控于岩溶多重介质环境,其主干空间展布、水体贮存、水流运动、水循环等规律的变化具多因多果性。在中国南方岩溶区岩溶地下河系统物质和能量转换的基础上,分析了其形成和演化等相关条件,研究和总结了其水流运动方向的多重性、速度的多变性、地表地下方式的转化性、时空配置的多样性及水流运动演变规律;根据维数、压力、流态等不同原则,将中国南方岩溶地下河系统水流运动方式进行分类。结合中国南方岩溶地下河系统研究现状,提出今后需加强与实践的重点。     

我校喜获两项山东省科技进步二等奖

本刊讯 从2月召开的山东省科学技术奖励大会上获悉,以我校作为第一单位,由武周虎教授主持完成的《南水北调南四湖二维水流水质数值模拟与应用研究》和陈喜山教授主持完成的《排风侧分区多级机站通风系统综合技术的研究与应用》两项科研成果分别获得了山东省科技进步二等奖。     

强化两相混合的超临界技术制备聚乳酸微粒

针对商品化聚乳酸微球粒径分布较宽难于适用气溶胶给药要求的不足,采用水力空化混合强化超临界流体辅助雾化技术(SAA-HCM)制备聚乳酸(PLA)超细微粒.该技术主要特点是通过在超临界流体和液相进料处引入水力空化混合器,强化两相间的混合.考察SAA-HCM过程混合器压力、温度、沉淀器温度、进料中CO2与液体溶液质量流量比和溶液质量浓度等操作参数对微粒形态和粒径分布的影响,成功制备出球形度较好,粒径分布较窄(1～3μm)的PLA微球.经X射线衍射(XRD)分析和差示扫描量热(DSC)分析显示,与原料PLA相比,微球晶型及热曲线变化不大,但结晶度下降.同时把操作参数与相行为进行关联,探讨了影响颗粒形貌的机理.对比超临界流体辅助雾化法(SAA)的实验结果表明:水力空化的引入能有效强化混合器内的两相传质,混合更好,能制备出适用于气溶胶给药要求的超细微粒.     

洞塞消能工的脉动压力分析

对顺直、台阶及收缩式洞塞的脉动压力进行了测量和分析,并结合某工程导流洞改建洞塞泄洪洞项目,从脉动压力的角度分析了洞塞段的抗空化性能.结果表明:3种洞塞的脉动压力强度在距离洞塞进口0.1～0.3倍洞径处达到最大值,随后迅速衰减,在距离洞塞进口4倍洞径后趋于平稳;在相同的流速及相同的出口直径下,顺直洞塞的脉动压力均方根值最大,台阶洞塞次之,收缩洞塞最小;在脉动压力均方根最大处,3种洞塞的压力接近正态分布.对于收缩洞塞,采用6倍均方根计算最小压力是偏于安全的;在1:40的正态模型上实测了某洞塞泄洪洞的压力分布,结果表明,泄洪洞段的最小瞬时压力为3.4×9.8 kPa,发生空化的可能性很小.     

长江中游四大家鱼产卵场河段形态与水流特性研究

为了研究长江中游四大家鱼产卵所需的水流环境,采用数值模拟的方法对产卵河段的形态特征和水流特性进行了量化分析.通过统计和对比研究了4类产卵河段的能量坡降、水流流态、动能梯度、能量损失和弗劳德数等水力特性,分析了水力要素在典型断面上的分布特点.研究结果表明:四大家鱼产卵的河床形态比较特殊,能量坡降具有明显的2维特性;水流流态复杂多样;水流流经产卵河段后能量损失较大;河段横断面上的动能梯度和弗劳德数数值较小.以期为四大家鱼产卵场水流环境的保护提供理论基础和技术参考.     

空化射流降解水中苯酚的实验研究

通过实验研究进口压力、初始浓度、泵机类型和溶液酸碱度对空化射流条件下苯酚降解率的影响。研究表明,较高的进口压力,较低的苯酚初始浓度,流量较大的高压泵以及溶液液相的酸性环境都有利于苯酚的降解,进口压力为6MPa时效能比最好。     

黏度对锥阀空化动态特性的影响机制北大核心CSCD

针对黏度对锥阀空化特性的作用机理尚未明确的问题,对水压锥阀及油压锥阀空化射流进行三维动态数值模拟,分析造成其动态行为差异的流场行为,研究黏度对锥阀空化动态特性的影响机制。结果表明,油压锥阀与水压锥阀均同时存在漩涡空化及附着型空化,并且空化诱发机制基本一致。油压锥阀的转捩过程较为缓慢,其漩涡空化结构具有明显的拟序性;而水压锥阀则具有明显的三维特性。水压锥阀空化射流的剪切层厚度仅为0.01 mm左右,阀芯表面的片状漩涡结构源于近壁面剪切效应;而油液射流的剪切层厚度则大10倍以上,油压锥阀近壁面链状漩涡空化与射流核的局部分离流现象有关。在阀芯后沿处,水压射流的近壁面剪切强度是油压射流的3倍,水压锥阀附着型空化卷入部分漩涡空化,而油压锥阀附着型空化则被卷进漩涡空化。     

空化对振动水翼附加质量和阻尼特性影响研究

抽水蓄能机组需频繁调节工况以适应电网需求。由此水力激振频率范围加宽,共振风险增加。附加质量和阻尼特性是评估共振工况点和共振幅值的关键参数。在空化发生时,叶片绕流流体从液相变成汽相,其复杂的流固耦合效应对叶片附加质量和阻尼特性产生影响。本文将叶片简化为NACA 0009水翼,探索了空化发生时基于双向流固耦合的附加质量和水力阻尼特性预测方法。结果表明,模拟得到的静水中固有频率和不同空化数下的空化脱落频率与实验结果吻合良好,相对误差分别在7.12%和8.76%以内。在空化数σ=1.04~2.02范围内,固有频率和水力阻尼随空化数的降低分别增大和减小,相对于实验的平均误差分别为9.69%和13.65%。内部流动分析表明反向射流导致前缘空化周期性脱落,吸力面的绕流速度下降则是空化发生后水力阻尼下降的主要原因。研究成果对抽水蓄能机组设计阶段预判空化时的叶片振动评估具有重要指导意义。     

基于正交设计的黄池沟退水道弯道体型优化的数值模拟分析

为探求黄池沟退水道弯道的合理体型,采用正交设计与数值模拟相结合的方法研究了体型参数对弯道水流的影响。选取弯道宽度、弯道曲率半径、纵向坡度3个主要影响参数按正交试验设计,确定了9组正交试验方案,利用经水工模型试验结果验证的数学模型对正交试验方案进行模拟,分析了体型参数对弯道及下游陡坡段横向水位差的影响。结果表明,3个体型参数影响作用由大到小依次为纵向坡度、弯道宽度和弯道曲率半径;坡度为显著影响因素,且平坡最佳,弯道曲率半径和弯道宽度影响不显著,据此推荐合理体型参数为坡度取0,弯道宽度和弯道曲率半径采用原设计值。