追踪不可压缩两相流相界面的CLSVOF方法

根据CLSVOF方法的基本思想,将VOF和Level Set两种方法结合起来,用于追踪不可压缩两相流相界面的计算.通过对经典的两相流流动问题的计算,研究了CLSVOF方法对对流输运方程和动量输运方程计算精度的影响,并与VOF方法和Level Set方法进行了对比.研究结果表明:求解对流输运方程时,CLSVOF方法的计算精度明显高于Level Set方法;求解动量输运方程时,CLSVOF方法产生的虚假速度接近于0,基本克服了利用VOF方法求解动量输运方程时的虚假速度势问题.     

高压静电场作用下的两相流动模型

从荷电两相流中荷电离散相粒子的受力分析及量级比较出发,采用雷诺输运原理,建立了适合荷电离散相和连续相的雷诺输运方程.在此基础上,导出了荷电两相流中颗粒相和连续相的连续性方程、动量方程和能量方程.从而在荷电两相流动的研究中,完整地建立了荷电两相流动的基本方程.     

静电喷粉沉积速度场理论研究

基于颗粒的扩散特性和颗粒对流体湍流脉动响应的不同机理,以圆柱为模拟目标物,建立了静电喷粉沉积过程中荷电颗粒随机位移的概率密度分布函数所满足的Ｆｏｋｋｅｒ－Ｐｌａｎｃｋ方程。由该方程解出的分布函数表明,沉积过程中荷电颗粒的运动特性不仅决定于颗粒的荷电特性与空间电场分布以及流体的运动特性,而且与初始位置和速度有关。     

农药雾滴电晕荷电技术的理论研究

探讨了防治农林病虫害的静电喷雾技术,就其关键技术雾滴荷电技术从电晕荷电机理以及带电雾滴输运特性方面进行了理论分析,获得了增加电场强度、提高粒子浓度、改善药剂导电性和提高带电粒子动能是提高雾滴电晕荷电效果的有效方法.同时,解决了静电喷雾过程带电雾滴带电量不足及输运项低下的问题,提高了药液的利用率,为今后进一步开展静电喷雾研究、实现农林经济可持续发展奠定基础.     

螺旋离心泵叶片变螺距型线方程

根据螺旋离心泵的结构特点,基于叶片式流体机械内固液两相双流体模型的流速比理论,分析了螺旋离心泵叶片型线的螺距变化规律,推导出固液两相流螺旋离心泵叶片变螺距型线的参数方程.依据给定的设计参数和固相体积分数,采用推导出的叶片型线方程设计出叶片型线,并生成叶片三维模型,叶片表面光滑平整.对该叶片形成的水力模型进行了外特性清水试验,并用该三维模型对固相体积分数分别为5%,10%和15%时的固液两相流动进行了数值分析.结果表明：介质为固液两相流时泵的效率较输送清水介质时有所提高,特别是在设计工况,当固相体积分数等于设计给定值时,泵的效率可提高8.5%;当偏离给定的固相体积分数值时,效率有所降低;在输送固液两相流介质时泵的扬程较输送清水时的扬程有所降低,且随着固相体积分数的增大扬程逐渐降低.     

农药静电喷雾技术的发展

静电微量喷雾是跟随超低容量喷雾技术发展起来的新技术,近年来在植物保护中得到了广泛应用。为此,阐述了静电喷雾技术的研究现状;并对液体雾化、雾滴充电、雾滴输运沉降过程以及雾滴充电效果的测试等几方面研究进展进行了回顾;最后,简要地介绍了国内外研制的静电喷头。     

静电凝并中荷电粒子的运动方程及近似解

本文分析静电除尘器预凝并粒子的运动情况,研究了荷电气固两相流中粒子运动与气流运动的关系,通过对荷电粒子的受力分析,在粒子运动过程中考虑了库仑力、压差力、附加质量力、Stokes阻力以及Basset力对荷电粒子的作用,而忽略其它力的影响,建立了湍流中描述粒子运动的基本方程—BBO(Basset-Boussinesq-Oseen)方程,用谱分解方法进行求解,并得到荷电粒子凝并运动方程的两组近似解,从而确定了粒子运动与气流运动的关系,αr为近似解的重要参数,随着αr的变化,粒子运动的复杂性随之变化。     

旋流泵固液两相流数值模拟

通过对旋流泵内部流道进行三维造型,利用雷诺时均方程、双方程湍流模型并结合SIMPLEC算法对其内部三维固液两相流场和清水单相流场进行了数值计算,得到了固相不同体积浓度、不同流量下的分布规律,并研究了外特性的变化规律.模拟结果表明:固相在叶片工作面分布较多;在叶轮里离后盖板越远,浓度越高;无叶腔分布浓度大于叶轮分布浓度;固相浓度的增加会引起扬程的减小.     

基于DPM模型的离心泵非定常固液两相流及磨损计算

运用离散相模型(DPM)结合半经验的磨损模型,模拟计算离心泵内非定常固液两相流动,探索固相颗粒运动以及对泵材料磨损的规律。计算中将液相视为连续介质,求解欧拉坐标系下的流体控制方程;把固体颗粒相视为离散介质,在拉格朗日坐标系下求解颗粒运动方程,采用迭代计算方法实现固液两相耦合。选取常用的IS型离心泵作为研究对象,清水作为连续相,石英沙粒作为离散相,粒径为0.05~0.2mm,泵进口颗粒体积率为0.5%~3%。计算得到了离心泵内固液两相流场特性,得到了泵内固体颗粒群的运动轨迹和材料磨损率分布等有价值的结果。     

双流体湍流模型对固液两相流计算的影响

为了研究固液两相流双流体模型的控制方程进行封闭时,采用不同方法进行模化产生的不同双流体湍流模型对固液两相流的计算结果产生的影响.研究了3种双流体湍流模型在不同固相条件和不同进口液相速度时对圆管内固相浓度和速度计算结果的影响,并与试验值进行对比.结果表明,不同工况时,3种双流体湍流模型的固相浓度计算结果在壁面附近的误差较大,都更适合计算流速大、含沙浓度高的固液两相流场;3种模型会显著影响含大粒径颗粒的固液两相流场的计算结果,而对小粒径颗粒影响较小;k_m-ε_m模型适用的固相浓度和流体速度的范围较广,具有更广泛的适用性;综合考虑固液两相流场各参数计算的准确性,当颗粒粒径大于165 μm时,k_l-ε_l-A_s模型更优,当颗粒粒径小于165 μm时,k_m-ε_m模型更优.     

荷电两相流动颗粒运动微分方程的建立

荷电两相流动主要研究荷电颗粒的群体行为，从研究连续相中的荷电颗粒受力着手。选择Stokes阻力作为基准，确定了荷电两相流动中的主要受力，并对在荷电情况时颗粒群的粘性阻力系数进行了修正。根据牛顿运动定律，给出了一般形式的运动微分方程。这一方程的导出，对荷电两相流动的研究起到了一定的促进作用。     

荷电两相湍流模型的建立

荷电两相湍流存在着非均匀的空间电场与流场的耦合作用,以及荷电颗粒相与连续相流体的相间作用,是非常复杂的两相湍流运动.本文采用颗粒拟流体假设得到了荷电两相流动瞬时状态的方程组.根据雷诺时均方法,建立了荷电两相湍流的时间平均雷诺方程组,并对其中的脉动关联项进行了模拟.     

饱和-非饱和土壤中溶质的溶解-结晶二相模型初探

目前溶质运移的模型主要采用水动力弥散方程来实现,但水动力弥散方程不能考虑到溶解在地下水中的溶质因为溶解-沉淀作用形成结晶而积聚在土壤中的事实,这部分结晶相溶质不能直接通过水动力弥散作用而随地下水迁移。将土壤中的溶质分解成溶解相溶质和结晶相溶质,试图对溶质在随地下水-土壤水分运动而迁移,并同步沉积、释放的动态变化过程进行定量化的描述,建立起更为合理的地下水中溶质迁移和积聚的动态数学模型。     

承压含水层水压力传递滞流效应的定量分析

针对承压含水层抽水试验中水压力传递滞流效应,应用连续介质力学理论,推导了包括惯性项的运动方程。含有加速度项的地下水运动方程,是一衰减的波动方程,它包含有kρ/μn这一时间单位项。水压力传递速度C主要是贮水率Ss的函数,水和骨架介质的压缩性越大,水压力传递的速度便越小。实际承压含水层井水位的变化与观测井的响应有一滞后时间。这一滞后时间与含水介质的性质及2个点的间距有关。     

生物质资源高压连续输送的研究

建立了近中试规模的生物质资源高压连续输送装置，通过将生物质资源与水混成浆料的方法实现了生物质资源的高压连续输送、浆料的固含量可达10％（wt)以上，压力可达40MPa，最大浆料供应量为2．4L／h。     

基于Particle模型固液两相流离心泵流场数值模拟

基于Particle模型和非均相模型,运用流场分析软件ANSYS-CFX对固液两相流离心泵的内部流场进行数值模拟.液相采用标准k-ε湍流模型,壁面设置为无滑移壁面条件;固体颗粒相采用离散相零方程模型,壁面设置为自由滑移壁面条件.重点分析了过流部件壁面处固体颗粒的滑移速度、颗粒体积分数分布、滑移速度及体积分数分布与过流部件磨损的关系,将数值模拟结果与相关文献中的试验结果进行对比.结果表明:在蜗壳大包角壁面处,固体颗粒相的体积分数较大;在叶片头部靠近前盖板处、叶片压力面和吸力面的尾部处、蜗壳起始段靠近隔舌处和靠近叶片压力面尾部的前后盖板处等壁面,固体颗粒相的滑移速度较大,磨损较为严重.采用Particle模型和非均相模型能准确地模拟固液两相流泵内的流动规律.     

荷电喷雾两相流场的试验

为研究荷电喷雾两相流动中雾滴在静电力与流体力的共同作用下运动特性和湍流脉动特性对其传热传质的影响,采用相位多普勒粒子动态分析仪（Particle Dynamic Analyzer,PDA）对荷电喷雾两相流场进行了测量．将荷电两相流动中粒径小于10μm的雾滴作为连续相,其余粒子作为离散相,实现了荷电喷雾两相流动的测量．获得了不同液气比下雾滴粒径、两相速度与湍流脉动强度等随荷电电压的变化关系．试验结果表明：雾滴粒径随着荷电电压的增大而明显减小;不同的荷电电压下气液两相流动速度趋于一致,荷电雾滴具有良好的跟随性;荷电喷雾两相的湍流脉动强度差异较大,雾滴本身在静电力作用下产生较大的脉动．     

二维撒施畦灌地表水流溶质运移模型：Ⅰ建模

基于二维畦灌全水动力学模型模拟的地表水深及畦面任意点垂向均布的流速场,通过把湍流垂向流速分布律由标量推广为矢量形式,并结合不可压缩流体力学连续性方程,构造了沿二维畦面及垂向非均布的三维流速场;利用能够描述二维畦面及垂向三个维度的溶质浓度场非均布变化特征的对流-扩散方程,描述传统撒施下的二维畦灌地表溶质运移过程,采用构造的三维流速场,基于湍流近壁模型构造了溶质扩散系数,从而构建了肥料撒施畦灌地表水流溶质运移控制方程;借助于畦灌地表水流模型中的薄水层假设,构建畦面溶质浓度初始条件,并采用一级动力学方程和任意点的固态溶质总量守恒特征,构建了撒施的肥料溶解与输运过程边界条件,从而构建起撒施肥料下的二维畦灌地表水流溶质运移模拟模型.     

两种叶轮型式潜水排污泵的内流特征与通过能力

为了比较具有不同叶轮型式的2台潜水排污泵的通过性能,采用计算流体动力学方法和SST湍流模型,分别选用清水和固液两相流体为液体介质,模拟双流道污水泵与双叶片污水泵在3种不同流量工况(0.8Q,1.0Q,1.2Q)下的流动特征.对比2台污水泵在输送清水与固液两相流体时的流动参数分布,并对输送这2种介质时的固体颗粒速度和固相颗粒体积分数分布进行分析.结果表明:与双叶片污水泵相比,双流道污水泵内的流动参数分布更加均匀.双流道污水泵叶轮进口存在1个大尺度旋涡,在一定程度上提高了双流道污水泵的通过能力.对比双流道污水泵与双叶片污水泵内固相颗粒分布规律,发现双流道污水泵内固体颗粒的速度更快,局部固体颗粒聚集程度较小,因而双流道污水泵的通过能力强于双叶片污水泵.