多层水股射流在水垫塘内流场特性的数值模拟

研究表孔采用上翘或下跌式、深孔采用下弯式布置所形成的表深孔上下差动出流,水股分层分散射流在水垫塘内的流动特征和各水股射流之间的干扰碰撞特性。选用非定常不可压缩流动的N-S方程和RNGk-ε紊流模型,采用VOF(Volume of Fluid)法,结合溪洛渡双曲拱坝水垫塘,对不同间距的多层二元射流进入消力池后的水流结构进行了数值模拟。分析不同水股间距对水垫塘底板的冲击压力的影响以及与流场、速度场的关系。     

洞坪水电站水垫塘底板上动水压力

洞坪水电站挡水建筑物为拱坝，泄水建筑物为2个表孔和3个中孔，最大泄流量5591m3/s。坝后设置水垫塘消能工。水垫塘底板高程366.0m，长180m，二道坝高度13.0m。下泄水舌跌落入水垫塘，在水垫塘底板产生动水压力。水垫塘底板的稳定关系到大坝的安全。模型试验研究了消力塘底板的脉动压力特性，以及泄水方式、泄流量、下游水深等因素对水垫塘底板动水压力的影响。根据试验成果确定的底板厚2.5m，已经多年安全运行多年。     

水垫塘反拱底板单块体上举力的试

作为了防护下游河床的新型消能工━━反拱型水垫塘，在射流冲击荷载作用下所产生的上举力对反拱底板局部稳定性的影响，以及水垫塘模型试验应满足的必要的相似条件进行了论述,根据某工程反拱型水垫塘的模型试验，并通过对其反拱底板单块体上举力测试成果的分析，阐明了上举力的横向分布规律和上举力随下游水垫深度不同而变化的规律,利用理论分析与科学试验相结合的手段，拟合出反拱底板单块体上举力的经验公式。     

附壁振荡液气射流泵工作性能试验研究

提出一种新的射流工作形式应用于液气射流泵,该射流形式——附壁振荡射流由射流元件产生.在液气射流泵垂直安装的试验装置上,对24种不同尺寸模型泵进行了振荡射流性能试验,并与直射情况对比.试验结果表明,工作水压力对性能影响明显,泵的性能线具有相近的最大压力比h值,随工作水压力的增大,最大流量比q和泵效率η增大.在相同工作压力下,随面积比m的增大,性能线由陡峭变为平缓,也即最大压力比减小,最大流量比增大,此时泵效率增大后减小,因此存在最优m值使效率最高.与直射情况对比,振荡射流形式获得的最大效率约为16%,小于直射情况,但两者具有相近的吸气量,采用振荡射流方式具有增大面积比的作用,随射流振荡频率的增大,压力比增大但小于直射情况.在给定具体工作压力为300 kPa情况下,由试验数据拟合出非稳定液气射流泵性能方程式,用于指导液气射流泵的实际应用.     

“水垫”形成原理在船拖上的应用和试验研究

用正交试验直观分析法，对工农－１２船拖底部“水垫”形成的影响因素进行了试验研究，得出了影响因素的顺序及最优水平组合。试验还表明，加装水势形成装置后，可以在船拖底部形成水垫，使其滑行阻力下降７９．４４％－８２．０６％。测试验证表明，在船拖前横挡板下后部有负压区产生，其平均比压值为－０．００３３３５Ｎ／ｃｍ＾２。３．３３３公顷对比生产查定测试表明，加装水垫装置后，可提高船拖工效２４％，化顷油耗率下降２     

微咸水膜孔沟灌土壤水盐分布与灌水质量分析

通过田间试验,研究了微咸水膜孔沟灌下流量和开孔率对土壤水盐分布和灌水质量的影响。结果表明,田面水流推进时间和距离符合幂函数分布,流量和开孔率对水流推进速度影响较大;膜孔沟灌通过降低水分蒸发,抑制盐分表聚,有效调节了土壤水盐分布,总体上,对0~40cm土层盐分具有明显淋洗作用;灌水效率Ea随开孔率的增大而增大,随流量的变化不明显;灌水均匀度Ed随流量的增大而减小,随开孔率的增大而减小;脱盐效率Es随开孔率的增大先增大后减小,随流量的变化不明显;通过方差分析对灌水质量影响因素进行排序,初步得出试验区适宜的膜孔沟灌优化灌水技术组合。     

小位差比率射流元件内部流场PIV试验

采用PIV测试技术对小位差比率射流元件内部附壁射流流动进行了测量,得到了射流元件附壁流动速度场分布以及附壁点位置的准确数据,从而为数值模拟研究提供参照和判断。分别研究了流量、位差比率、补气孔距离、盖板尺寸对射流元件附壁流场的影响,并与数值模拟结果进行了对比。结果表明:一定范围内,流量和工作压力对附壁点位置基本无影响;小位差比率下附壁点距离比随位差比率增大而增大,得到了小位差比率下附壁点距离比与位差比率之间的关系式;附壁点距离随补气孔开孔位置变化先减小后增大;位差比率和盖板尺寸对射流元件附壁效果影响较大。     

射流泵液固两相流特性三维大涡模拟

为研究射流泵的三维液固两相流动特性,应用计算流体动力学（CFD）方法模拟其内部流动特征.采用LES方法和混合模型对射流泵在输送固体颗粒时的三维流场进行了数值模拟,分析了不同的固体颗粒直径、固相初始体积分数及流量比等参数对射流泵液固两相射流的湍射流场及射流泵基本特性的影响.结果表明：在较小的流量比条件下,固液两相流射流泵的压力比和效率与清水时的差别不大;但是在较大的流量比条件下,随着固相初始体积分数的增大,基本性能曲线与效率均下降,且流量比和固相初始体积分数越大时,其下降幅度越大;在固相初始体积分数和固相颗粒直径一定时,流量比越大,充分混合后的含砂体积分数将随之增大.固体颗粒直径越大,则越容易产生局部体积分布集中的现象,易在射流泵内形成堵塞.研究结果为工程实际应用提供了一定的技术支持.     

船式机械船底“水垫”的形成机理

通过理论分析，阐明了在船式机械底部形成水垫的机理及技术措施，并在插秧机秧船和坦克模型船体上进行了验证。验证表明，加装水垫形成装置后，能使船体的滑行阻力大幅度下降。     

气缸垫烧坏的常见原因

1.气缸盖下面翘曲变形,因漏气而烧坏气缸垫。2.缸盖螺栓未按要求顺序均匀地拧紧,或各螺栓扭紧力矩相差太大,压得松的部分在高压气体和冷却水的冲击下,极易损坏。3.气缸套台肩凸出机体平面的高度不够,气缸套不能通过气缸垫压实在机体中,高压气体就容易烧蚀气缸垫。4.多缸发动机各缸套凸出量相差过大,致使凸出较低的缸套周围的衬垫压不紧,在高温气体冲击下,缸套周围的衬垫极易被烧穿。5.机体上平面的螺栓孔周围凹凸不平,致使气缸盖不能压实气缸垫,烧坏气缸垫。6.突然加速,猛轰油门,或者排气管被积炭严重堵塞排气不畅,造成气缸垫烧蚀。7.气缸垫…     

特高心墙堆石坝基础混凝土垫层受力特性研究

目前我国已规划设计的200 m级以上特高心墙堆石坝,除深厚覆盖层上240 m高的长河坝外,其余工程均清除心墙基础部位全部覆盖层和软弱岩层,并浇筑混凝土垫层找平。混凝土垫层作为防渗心墙与基岩的连接部位,其受力情况复杂且影响因素较多。通过有限元数值计算,研究某315 m特高心墙堆石坝基础混凝土垫层的应力变形状态。计算结果表明:对于“V”形深切峡谷的特高心墙堆石坝,上覆坝体压力大部分传至岸坡,混凝土垫层在左、右岸中下部变形较大,将导致河床中部混凝土垫层横河向拉应力增大;上覆坝体压力以及防渗心墙拱效应等原因将导致混凝土垫层在心墙与反滤交界位置顺河向拉应力增大;合理设置垫层结构纵缝、适当增加垫层厚度等措施可有效降低混凝土垫层拉应力。     

舌形坎与短边墙坎泄流水舌空中扩

表孔连续坎虽然具有经济实用、便于施工等优点，但同时也存在下泄水流过于集中，水垫塘底板冲击压力过大等问题。针对这一问题，部分项目的前期设计曾采用舌型坎和短边墙坎来改善水舌入水流态。但目前还没有公式可以对这些异型坎水舌扩散进行详细的数值计算。对通过舌型坎和短边墙坎的水舌流态进行了建模计算，并在对计算数据进行分析的基础上提出了不同坎型条件下掺气水舌空中横向扩散规律。     

节点渗灌管的出水均匀度试验

在不同的水头压力条件和出水历时条件下，通过实验室内试验和温室内试验，测量节点渗灌管每单节管的出水量，利用均匀废公式，分别按照单节管和单位长度mm计算渗灌管的出水均匀废，同时考虑管接头部位的粘合与否的区别。试验结果表明，渗灌管总出水量与时间不成线性关系；水箱压力水头对渗灌管出水量影响显著，但对其出水均匀度影响不大；渗灌管按单位长度出水量计算各点源的出水均匀度明显高于按单节出水量计算各点源的出水均匀废；等等。     

池塘河蟹养殖精准投饵系统设计与试验

传统池塘河蟹养殖主要依靠渔民根据经验来估算投饵量,通过人工撑船投喂饵料,饵料利用率低且劳动强度大。由于河蟹具有领地意识且移动范围较小,池塘各处河蟹分布不均匀,因此河蟹养殖需要科学精准投饵。现有河蟹养殖投饵作业方式粗放,无法满足河蟹高效生态养殖需求。为了掌握河蟹生长规律,更加科学高效地投饵喂料,本文设计基于河蟹生长模型的精准投饵系统。利用灰色关联度分析法确定对河蟹生长发育影响最大的环境因子。在传统水产生物生长模型基础上,加入环境因子进行改进,从线性和指数两个角度对河蟹生长模型进行优化拟合。利用遗传算法（GA）-反向反馈神经网络（BP神经网络）(GA-BP神经网络)对精准投饵预测模型进行训练,通过输入水温、溶解氧含量、pH值等环境参数,推算出最佳环境影响因子数值。根据河蟹生长模型、养殖密度、养殖面积得出河蟹总质量,结合河蟹生长期存活率与投喂率便可得出总投饵量。根据池塘河蟹实际分布密度和水质参数,确定池塘各区域的饵料分配系数,将总投饵量科学地分配到池塘各个区域。通过仿真得出预测投饵量决定系数R²为0.990,预测模型具有较好的拟合效果。池塘投饵试验结果表明,基于河蟹生长...     

负压输水光滑管道水力摩擦系数的试验研究

为了研究虹吸进流在某些输水工程改造中取得显著效果的内在机理,通过在实验室内进行复杂起伏管路的局部窝气/没窝气情况下阻力特性试验,并对试验管道(DN50有机玻璃管)的水力摩擦系数进行了试验预估,得到了比基于穆迪图估算更低的数值.为了排除该复杂管路中诸多弯头、球阀等部件对试验结果的干扰,重新搭建了一套前端带有虹吸负压整流装置的简单直管系统,对负压情况下的圆管流动水力摩擦系数进行了试验研究.管道为透明有机玻璃,可视为水力光滑管道.通过测量直管上两相距18.4 m的侧压点,在不同流量下的得到其水力摩擦系数,测试不仅获得比先前学者更低的水力摩擦系数,而且随雷诺数变化表现出一种新的趋势,由此得出负压对管道流动有着重要的影响.     

适合小农户的首部移动式滴灌机的性能分析

介绍了一种适合小农户的首部移动式滴灌机的试验过程及结论.通过对两种滴灌机在柴油机大、中、小油门状况下,不同压力状况下的流量及耗油量数据记录分析.从两种滴灌机的压力-油耗关系曲线,压力-流量关系曲线分析得出结果,在3种油门状况下,两种滴灌机耗油量都随着压力的增加而增加,流量随着压力的增加而减小;从不同油门的两种滴灌机油耗柱状图、流量柱状图得出结果,两种滴灌机在中油门状态下均具有能耗低、流量大、操作的稳定性和可靠性好的特点,而且Ⅱ型滴灌机在柴油机功率大于Ⅰ型滴灌机的情况下反而耗油量小,流量也大大增加.最终确定Ⅱ型滴灌机在流量油耗两方面的指标上都优于Ⅰ型滴灌机,Ⅱ型滴灌机确定为低能耗高效率的动力系统.     

反弧段体型对高流速泄洪洞水力特性的影响

利用流体仿真软件FLUENT对高水头明流泄洪洞不同体型反弧段的水流流场进行三维数值模拟,获取了流速、压强、切应力等水流运动参数的沿程分布。结果表明:不同形式的反弧段,沿程水头损失差别很小;反弧段的曲率半径越小,底板压强越大,同时在反弧段始、末断面附近的压强梯度也大;各种类型的反弧段底板剪应力基本呈沿程增大的趋势,但前半部和后半部底板切应力的变化规律不同。综合考虑反弧段流速、底板压强、底板切应力的沿程分布情况,采用下过渡曲线形式的反弧段体型可以减小反弧段与下斜坡段连接部位的压强梯度和切应力,相对于文中提到的其他体型的反弧段,空蚀风险最小。     

深海采矿斜流泵颗粒运动与叶片磨损

针对某型深海采矿提升斜流泵,采用k-ε湍流模型和Particle Transport Solid粒子输运模型进行了固液两相流数值模拟,对比分析了不同颗粒浓度(2%~12%)和不同颗粒粒径下(1~30 mm)的颗粒运动规律和叶片磨损情况.结果表明,随着颗粒浓度的增大,叶轮进口区域的颗粒聚集程度上升,导叶流道内的颗粒聚集程度加剧;叶轮叶片的磨损面积和导叶叶片的磨损面积逐渐增大.其中,叶轮叶片的主要磨损位置在叶片前缘,导叶叶片的主要磨损位置在叶片转向处和叶片尾缘.叶片的磨损位置都呈现从叶顶向叶根逐渐发展的趋势;导叶叶片的磨损面积比大于叶轮叶片的磨损面积比;随着颗粒粒径的增大,叶轮出口区域的聚集程度减弱,导叶流道内的颗粒聚集减轻;其磨损规律与不同浓度下的工况相一致,叶轮叶片的叶片压力面为主要磨损区域,而且导叶叶片在尾缘的磨损减小.研究结果可为深海采矿斜流泵的优化设计提供理论依据.     

球型调节阀关阀水锤效应的试验研究与数值计算

针对工业生产中球型调节阀快速关闭时产生水锤的现象,采用试验方法和数值计算分析关阀速度对水锤冲击波形的影响.研究结果表明,随着阀门关闭,阀前压力先增加后降低,阀后压力先降低后增加,二者几乎同时达到峰值和谷值,并都伴有一定强度的随时间推移快速衰减的压力波动.关阀水锤效应对阀前管路的冲击更强,并且阀前正压力与阀后负压力会产生合力,对阀体结构造成更大的水锤冲击力.关阀时间从3 s增加到5 s,可降低水锤冲击力,同时会改变水锤冲击波形.基于经典水锤方程和特征线法,建立一套快速分析关阀瞬态性能和水锤冲击效应的数值计算方法.自主开发计算软件,数值结果与试验数据基本吻合,能够较好地预测关阀动态过程和管道水锤现象,为相关工程应用提供技术支撑.     

斯特林发动机喷雾特性试验研究

采用高速摄影技术研究比较了不同背压下斯特林发动机的喷雾过程,并分析了燃油流量、燃烧室背压以及喷嘴参数对斯特林发动机喷雾特性的影响.结果表明,燃烧室背压对喷雾过程具有明显的影响;随着流量的增大,贯穿距离和喷雾锥角都增大,但流量达到一定程度后,喷雾锥角的增加趋势减缓;随着燃烧室背压加大,喷雾的贯穿距离增大,喷雾锥角减小,背压对喷雾具有压缩作用,当背压增大到一定程度后,它对喷雾锥角的影响程度降低;相同流量工况下,随喷嘴流道通径的减小,喷雾的贯穿距离增大,喷雾锥角减小.