不同孔分布孔板的水力空化效果的数值模拟

基于大型流场计算软件FLUENT,选用标准κ-ε双方程湍流模型,针对多孔孔板水力空化器中圆形阵列、圆形均布和水平均布3种孔分布方式,对孔板汽含率、湍动能及流线速度矢量分布图等水力空化效果进行了数值模拟计算。结果表明,水平均布多孔孔板的空化效果优于圆形阵列和圆形均布多孔孔板,圆形均布孔板空化效果好于圆形阵列孔板;孔的分布方式对流速影响不大,但对孔板后临近壁面处漩涡产生的位置及数量有影响;空化大部分发生在孔板小孔内流域中,且高汽含率区域发生在孔板末端。     

取水泵叶轮水力设计及内部流场数值模拟

为了研究漂浮取水泵内部流场分布规律,根据泵水力设计理论对叶轮进行了参数计算,基于Pro/E建立了叶轮 和内部流场模型,利用FLUENT对内部流场进行了数值模拟,得到了漂浮取水泵的外特性曲线、压力和速度分布规律。 结果表明：泵的功率曲线呈现驼峰状,效率曲线存在较宽的高效区;叶片受静压呈现旋转中心低,边缘高的总体趋势;泵 叶片速度较大,隔舌和扩散管底部速度较小;在额定流量工况下,叶轮表面液流速度分布趋于均匀,流场分布较合理。研 究结果可为优化叶轮几何参数、改善内部流场分布以及提高泵的效率提供一定参考。     

气液耦合激振下的空化泡动力学特性与试验研究

提出了一种气液耦合激振方式,通过控制气脉冲与液压油形成的通气空化泡产生的空化作用对液压系统内部污染物进行分散与剥离。建立了波动发生器作用下的通气空化泡动力学方程,数值模拟了激励气压对气泡空化过程的影响,揭示了通气空化泡发生、生长和破灭的动力学过程。通过ANSYS Fluent计算了流场压力及分布云图。开发了气液耦合激振试验系统,采用压力变送器及数据采集卡对流场的激振压力进行采集及滤波处理。试验数据与仿真结果表明:随着通气压力的升高,空化效应增强,气泡空化过程从稳态向瞬态演化,最终使流体激振压力增大。数值模拟与试验结果能较好吻合,表明气液耦合激振下的通气空化泡所产生的气泡空化过程具有可控性,为复杂液压系统的在线不拆卸清洗研究提供参考。     

气含率对空化发生的影响

采用分子动力学模拟的方式,通过分析系统压力和氩分子位移的变化,深入研究液体中气含率对空化发生的影响。模拟结果表明:液体中的气含率会显著影响空化的发生。在环境温度不变的情况下,气含率越高空化越容易发生。此外,随着液体气含率的增加,产生的空化空泡体积逐渐增大,同时也变得越来越稳定。     

结构参数对文丘里管空化性能影响的数值模拟研究

为了达到更好的空化效果，课题组基于FLUENT软件，采用标准κ ε湍流模型和Schnerr Sauer空化模型对文丘里管的空化流场进行数值模拟研究。通过对模拟所得的空化云图、蒸气体积分数及空化数进行对比分析，探究了文丘里管的喉径与管径比、入口角度、喉径与喉长比以及出口角度等结构参数对空化效果的影响规律。结果表明：空化效果随着喉径与管径比的增大先增强后减弱，且存在一个最适值；随着入口角度的增大，空化效果减弱；随着喉径与喉长比的增大，空化效应增强；随着出口角度的增大，空化效应减弱。研究结果可应用于文丘里管空化器的优化设计。     

喷嘴压力对非淹没空化流场影响的研究

为了了解非淹没射流对大型工件的处理效果,课题组提出并设计了一种新型的非淹没人工射流,该方式可以适应各种场合工件的处理。在理论基础上,由淹没状态下的汽、液两相流变为非淹没状态下的气、汽、液三相流,采用外围低压水与内喷嘴高压水的结合,形成了人工淹没环境结构;通过该结构,使用FLUENT软件,实现了非淹没喷嘴空化效果的判断与预测;并通过模拟结果,分析了不同压力对空化流场的影响。结果表明：随着压力的升高,流场的轴向速度、轴向动压强以及汽相体积分数有着明显的提高。该非淹没喷嘴可产生较强的空化效果,且对入口压力较为敏感。     

新型涡流空化器的实验研究

目前利用空化释放出能量是充分利用能量的一种新方法,为此设计了一种新型的涡流空化器,定量分析了空化 引发?OH（羟自由基）产量与空化强度的关系。文中以亚甲基蓝作为羟自由基的捕捉剂,使用紫外一可见分光光度计间 接测定了水力空化产生的?OH产量,并利用该方法对涡流空化器空化效果进行了实验研究。分析了旋流腔直径、空化 器出液管直径和空化器进液管流速等工艺参数对自由基产量的影响。力求寻出有利于空化发生以及提高空化作用强度 的适宜空化器的设计工艺。结果表明：进液管流速越大,出液管直径越小,旋流腔直径越小,?OH摩尔浓度越大。与孔 板水力空化器对比,涡流空化器单位压降的?OH的摩尔涨度是孔板水力空化器的13. 99 - 68. 19倍,说明涡流空化器能 量利用率更高,空化效果更好。     

水轮机流场可视化系统设计

根据水轮机结构特点，开发了模块化、人机对话式的三维水轮机流场可视化系统。对固定导叶、活动导叶、蜗壳、转轮及尾水管五大部件设计了相应的数据存储格式、数据处理系统、功能模块、用户界面和图形编辑系统。系统管理采用命令文件树结构的设计方法，使开发和使用具有灵活方便的特点。水轮机流场可视化系统实现了对水轮机各过流部件的流场特性、效率特性、空蚀特性及水流稳定性的图形显示功能。     

基于CFD技术的高效节能冷柜研发

针对目前冷柜的研究开发主要靠经验和简单的计算,存在产品的开发周期长,费用高的缺点,提出了基于CFD 技术的冷柜研发,介绍了CFD技术、封闭式冷冻陈列柜的结构及其热负荷组成。建立三维非稳态模型,编译用户自定义 函数即UDF( User-Defined Function)程序,利用有限容积法优化冷柜内温度场／流场。应用结果表明基于CFD技术的冷 柜研发不仅具有效率高、能耗低等特点,而且可以掌握柜内温度分布规律、改善了柜内部气流组织状况,提高了温度分布 的均匀性,提高食物保鲜效果。     

新型三维电极反应器及内部流场分析

常规三维电极反应器易堵塞,流场不稳定、不规律导致传质效果极差,使反应器效率降低。设计了一种携带新型串束式泡沫镍三维电极粒子的电催化反应器,可有效降解有机废水,并保证内部流场的稳定性。为得到复杂内部结构下反应器流场特征,采用数值模拟法对反应器的流场进行模拟计算,以研究反应器流场分布情况。结果表明：电催化反应区域（粒子电极区域）流场稳定均匀;反应器内部结构对流场分布的影响明显,槽体中央的棒状阳极周围流场速度小,流动不规律容易产生流场死区;提高转速有利于使反应区流场的均匀化,不利于棒状阳极周围流体的传质。     

基于有限差分的化学剂平面运移规律数值模拟

在化学驱中，各种化学剂在地层中的浓度对于驱油是极为关键的，理想的情况是合理设计化学剂注入参数（注 入浓度、注入量和注入速度），使得地层各处化学剂的浓度接近实验室设计的最佳浓度，从而驱油效率最高。化学剂在 地层中除正常的对流外，还会发生扩散和吸咐，而平面渗流中，各处渗流速度的不同，使得化学剂在平面的浓度分布比 一维情况复杂得多。依据有限差分法和雅可比迭代方法，根据达西渗流定律确定平面渗流速度场和压力场分布，再根 据已求得的速度场结合化学剂运移的对流弥散方程，求解得到了化学剂的浓度场。数值模拟结果给出了不同时刻化 学剂在地层中的浓度分布，并针对不同的运移滞后系数、弥散系数和化学剂注入量，分析了这些参数对于化学剂分布 的影响。     

固液两相流管道水力输送的研究进展

在参阅国内外有关文献的基础上,介绍了管道水力输送的基本原理,综述了管道固液两相流动中流动状态,浓度和速度分布,临界流速及摩阻损失等方面的研究进展。     

考虑黏性及压缩效应的旋涡运动特性

采用扩散速度法处理黏性作用项的离散涡法，数值模拟了旋涡在黏性不可压流场中的运动；推导了可压缩流中的旋涡运动方程，对不可压缩流中的Biot-Savart方程进行了可压缩修正，进而用离散涡方法求解出非定常、不稳定、可压缩流场中的旋涡运动。分析了胀量及黏性扩散作用对旋涡运动的影响，通过大量长时间行为的数值试验得出了一系列结果。结果表明：为了真实地反映旋涡在实际流体中的运动规律，必须考虑黏性及压缩性的影响。     

黄河流域水电站混流式水轮机的磨蚀与防护研究

由于黄河水流的特性，使水电站混流式水轮机磨蚀严重的部位依次是叶片背面出口边靠近下环处、叶片之间的上冠流道、下环内外表面等．根据磨蚀规律，论述了水轮机磨蚀防护一般采用的效果较好的防护措施，如涂层防护、优化转轮设计、减少过机泥沙等，可为工程应用参考．     

EGSB反应器布水装置进水方向对内部流场的影响

针对传统厌氧膨胀颗粒污泥床( EGSB,expanded granular sludge blanket)反应器布水装置进水不均匀、搅拌不充分 以及存在较大死区等缺点,提出周向进水的布水方式,采用欧拉一欧拉模型建立EGSB反应器内两相流计算流体力学模 型,模拟常规布水装置与周向进水装置下反应器的流动状态;通过改变进水管头数量来控制进水流速,模拟不同进水流 速下反应器内部流场的流动状态。模拟结果表明周向进水反应器具有更好的泥水混合效果和更高的膨胀床层,周向进 水结构能够达到搅拌目的的最小流速为0.555 m/s。周向旋流式进水方式较传统轴向布水方式能使反应器内介质更充 分混合,增加泥水接触面积,提供更有利于生化反应的流态。     

喷射安装导管作业中喷射管串力学分析

深水钻井喷射安装导管作业中喷射管串的结构特殊，受力复杂。作业过程中喷射管串系统的内、外层管柱处在不同的受力系统中，正确分析喷射管串系统在作业过程中的轴向力是分析管柱整体变形和应力的基础。分析发现：底部钻具组合的轴向力主要受马达、钻头压降产生的水力推力、射流反作用力及钻头钻压的影响，导管上的轴向力受地层和入泥导管之间的摩擦力影响，二者通过导管送入工具相互传递。计算了作业过程中喷射管串各部分的轴向力分布，并讨论了导管柱上的中性点随导管安装深度的变化规律，对喷射安装导管设计和作业具有实际意义。     

物联网技术在液压系统故障诊断中的应用研究

液压传动靠液压油传递运动和动力，液压油的流动状态无法直接观察，造成了液压系统故障难以诊断，严重影响生产效率.物联网技术在各行业中的广泛应用，特别是物联网同机械工业的结合，为机械设备监控和监测引入了新的理念和方法.利用物联网中的无线传感技术对液压设备进行参数的实时采集和分析，可以在早期进行故障预警以及进行故障分析诊断，可以降低设备的维修、维护等费用，提高设备可靠性和延长设备使用寿命.本文针对四柱式液压机系统中的故障诊断问题，给出了基于无线传感技术的液压机故障诊断系统方案，验证其诊断故障的快速性，并将无线传感技术应用于液压系统故障诊断，为液压设备远程监控与故障分析提供方便.     

油田注水过程中油藏物性变化规律研究

油田注水过程中不仅会引起储层流体饱和度的变化,而且会引起储层温度、压力的变化。它们的变化都会对纵波速度造成不同的影响,并会在时移地震剖面上有所反映。利用Biot Gassman方程,并结合各种经验公式,获取流体体积模量、岩石弹性模量,分析讨论了砂岩地层纵波速度随温度、压力、含水饱和度单独变化和共同作用的变化规律。通过对渤海油田砂岩地层纵波速度变化规律的研究,将有助于对该地区时移地震监测技术的发展和提高时移地震监测油藏变化的能力。