SMⅢ型生化反应器的流体力学研究

应用牛顿性和非牛顿性的试验体系研究了SMⅢ型气升式生化反应器的流体力学性能,体系的密度为1000～1700kg·m-3,粘度为0.0001～0.27Pa·s,试验气量为2.0～6.0m3·h-1.对反应器在不同试验体系下的气含率和循环液速进行了测定,得到了相应的经验关联式,并对反应器的流体力学性能进行了评价.     

华北平原(曲周)盐碱地区地下水资源现状研究

华北平原曲周地区曾经是典型的盐碱地区,在对该地区的农用机井情况进行大量实地调查的基础上,总结了该地区目前的地下水埋深状况,并根据研究统计资料与30 a前的地下水埋深状况进行了比较分析。研究发现,曲周地区的潜水层埋深以0.7 m.a-1的速度直线下降,进一步分析了当地地下水埋深下降的主要原因,为当地加快节水农业,保持水资源的可持续利用提供依据。     

发动机尾气射流特性研究

利用高速摄影仪实时拍摄发动机尾气的射流运动过程,通过Im age-Pro6.3专业图像处理软件,选择气体射流顶点为研究对象,根据自由射流理论,得到发动机尾气贯穿距离、射流锥角、射流速度随射流时间变化的规律。结果表明:尾气射流分为两个阶段,射流起始段和射流主体段。当发动机转速一定时,在整个射流过程中,射流贯穿距离随射流时间的增加而增加,射流锥角基本保持不变,射流速度随射流时间的增加而减小;当发动机转速提高时,射流贯穿距离、射流速度均有所减小,而射流锥角增大。在此基础上,确定了射流贯穿距离与射流速度之间的数学模型。     

旱地果园起垄覆膜集雨措施对树体水分利用的影响

针对甘肃陇东黄土高原旱地苹果园季节性干旱问题,以15年生长富2号苹果树为试材,研究果园起垄覆膜、小沟集雨技术措施对土壤水分、主干液流速率、叶片光合速率等的影响。结果表明,在萌芽前晴天,覆黑地膜能显著提高主干液流速率;在果树生长季节,覆黑地膜能降低株间蒸发量,较长时间保持土壤水分,提高水分利用效率和叶片光合能力,同时可以...     

植物"柔性坝"在不同底坡下水流特性的试验研究

通过室内水槽模型试验,较系统地分析了植物“柔性坝”在交错布置方式下,3种不同底坡对水流的影响.由试验得出,植树后底坡越大,流量对植物坝的壅水影响越不明显,即底坡对植物坝壅水的影响要比流量的影响大.同时通过对相同底坡不同流量下植树前后断面平均流速的分析,说明了植物坝能较好的减小坝前和坝内的水流平均流速,并将流速峰值均匀化.最后从理论上分析了植树前后糙率的变化.     

交错叶片对三通道蜗壳离心泵水动力性能的影响

为改善筒袋泵水动力性能,基于SST k-ω湍流模型,对立式筒袋泵首级叶轮进行三维非定常数值模拟,采用时-频域数据处理法,对各个监测点的压力脉动进行分析,主要研究了同一叶轮模型下蜗壳不同截面的压力脉动情况及不同交错角对离心泵内压力脉动和径向力的影响。结果表明:在三隔舌三通道蜗壳内,每隔120°压力脉动情况相似;随着交错角度的增加,距离隔舌较近且顺着叶片旋转方向的监测点压力脉动下降最多,压力脉动标准差下降了85%以上;叶轮所受径向力最多下降了60%;叶片交错后液体在轴向方向上会更容易产生流动,导致流动损失但有助于平稳蜗壳内的压力。综上所述,采用交错叶片有助于提高筒袋泵水动力性能。该研究为交错叶片结构在筒袋泵中的应用提供了参考。     

基于智能体和元胞自动机的鱼道内鱼类行为模拟

为建立基于智能体和元胞自动机(Agent-CA)的鱼道内鱼类行为模型,该研究以计算流体力学软件得到的水流流场数据为基础,根据过鱼试验研究认识到的鱼上溯行为特征和规律,定义了不同场景下鱼的避开障碍、寻找主流、逆流向前、逆流后退、冲刺、随机6种行为和行为规则,将鱼道划分成多个二维元胞空间,将元胞空间中元胞状态为"鱼"的网格看作是一个智能体(Agent)。在3种体型的竖缝式鱼道中应用该模型对草鱼幼鱼的上溯行为进行模拟,并将模拟结果与实际过鱼轨迹进行对比。结果表明:该研究构建的模型能够较好地描述实际过鱼的主要上溯轨迹,针对3种体型竖缝式鱼道的模拟特征轨迹范围相对误差分别为23.5%、7.7%和2.3%。本研究提出的基于智能体和元胞自动机的鱼道内鱼类行为模型具有较好的适用性,可为鱼类行为模拟研究提供重要基础数据。     

不同糙率坡面水力学特征的试验研究

在室内试验的基础上,采用定床阻力试验研究了坡面流水力学参数(雷诺数、佛汝德数、阻力系数和流速)随床面糙率、流量和坡度的变化规律。初步得出以下结论:(1)在床面和流量相同条件下,坡面流雷诺数和佛汝德数均随坡度的增加而增大。(2)在坡度和流量相同情况下,随着坡面粗糙度增加,坡面流雷诺数和佛汝德数均呈减小趋势;同时水流流速减小,阻力系数增大,这说明水流克服阻力做功所消耗的能量也增加。     

基于NSGA-Ⅱ遗传算法高比转速混流泵多目标优化设计

为进一步探索优化高比转速混流泵水力性能的方法,该文选用比转速为803的高比转速混流泵为研究对象,运用商用软件ANSYS CFX 15.0,选取剪切应力传输(shear stress transport,SST)湍流模型对其内部流动进行计算。以高比转速混流泵的水力效率、扬程为优化目标,采用给定沿叶轮叶片轴面流线的速度矩的分布规律来实现对叶片的间接参数化,以描述该速度矩分布的四次多项式的3个参数为优化变量。采用均匀试验设计安排样本空间,利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络拟合优化变量与优化目标间的映射关联,最后结合NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标寻优,取效率最优个体和扬程最优个体与初始模型进行分析:得到了上述3个个体的速度矩分布规律与各微元段包角沿轴面流线的变化趋势,效率最优与扬程最优时叶片包角,即各微元段包角之和,分别为75.15°、67.85°。给出了0.5倍叶高处叶轮导叶的相对流线、速度、静压分布以及0.2倍、0.5倍、0.8倍叶高处叶片相对弦长的静压分布。试验证明,效率最优个体的效率较初始个体提高了1.12%,与CFD(计算流体动力学,computational fluid dynamics)计算结果 1.33%接近。该优化方法改善了叶轮的水力特性,提高了高比转速混流泵的性能,为高比转速混流泵的优化设计提供了参考。     

农田休闲期垄作地形对近地表风场的影响

垄作是旱作农田常用的保护性耕作技术,而其防风抗蚀的机制尚需研究。通过野外试验,对垄脊高25cm,垄沟宽1.5m的垄作田上风向、垄间及下风向地带0～4m的风流场进行了同步观测,对不同观测位置的时均风速、空气动力学粗糙度、摩阻速度和风速脉动进行了对比分析。结果表明,土垄间和下风向近地表0～1m内时均风速比上风向平坦地表明显降低,其中高0.3m处降低幅度最大。水平方向上风速降低幅度、空气动力学粗糙度和摩阻速度均随观测点与垄作地表距离的增大而减小。受风速递增的影响,风速的绝对脉动强度随高度呈对数关系递增。风速的相对脉动强度在0～1m内随高度增大而降低,1m以上基本无变化。高0.05m处风速的相对脉动强度在水平方向上随与垄作田距离的减小而增大,其中垄间最大,时均风速相同时对地面剪切力最大。