水下自激脉冲射流装置流场的数值模拟及试验研究

利用自行研制的淹没射流试验平台进行水下自激脉冲射流试验,得到水下自激脉冲射流驻点压力的径向和轴向分布,通过建立相应的物理模型和数学模型,对水下自激脉冲射流内外流场进行了数值模拟,得到装置内、外流场的压力和速度分布,并对计算结果进行试验验证.结果表明:自激脉冲射流在非淹没条件下,有明显的低频脉冲发生,而在淹没条件下,部分射流能量消耗在淹没水流中,以致在腔室内难以形成空化,没有产生明显的脉冲,且驻点压力大幅度减小;不同水深的径向压力分布曲线基本是相同的,近似服从高斯正态分布;轴向驻点压力均随靶距的增大而减小,其衰减特性与连续射流及非淹没情况相似,只是其在有围压情况下衰减速度更快;水下自激脉冲射流装置的内部流场存在轴心主射流低压区、两个对称的负压区、碰撞高压区,并在靠近碰撞体的腔体处产生漩涡,其外流场和冲击射流流场相似,但不存在射流核心区.     

低比转数离心泵小流量工况下的压力脉动特性

为了研究低比转数离心泵在小流量下的压力脉动特性,以IS50-32-160型离心泵为研究对象,在对模型泵进行网格无关性分析的基础上,采用分离涡模拟对不同小流量工况下的内部非定常流动进行数值计算.计算结果表明:隔舌对叶轮内部流动的影响较大,靠近隔舌的3个流道内均存在不同程度的进、出口旋涡,进口旋涡从叶片吸力面处产生,方向与叶轮旋转方向相同,而出口旋涡在叶片压力面产生,方向与叶轮旋转方向相同;随着流量的减小,旋涡不断发展,尤其是隔舌所在流道,进、出口旋涡会堵塞整个流道,且蜗壳出口会出现流动分离,导致出流不均匀;对叶轮和蜗壳内各监测点进行快速傅里叶变换,发现叶轮内的主要脉动频率为轴频及其倍频,且脉动从吸力面到压力面、进口到出口均逐渐增大;蜗壳内主要脉动频率为叶频及其倍频,且越靠近隔舌脉动越大,在隔舌处达到极大值;各监测点的脉动强度随流量的减小而增强.     

台阶式溢洪道滑行水流的相对水头

为了研究台阶式溢洪道的消能特性,将台阶溢洪道与光滑溢洪道沿程的总水头进行对比,引入台阶式溢洪道相对水头的概念.通过3个工程的台阶式溢洪道模型试验,坡度为1 ∶2.0~1 ∶0.9,台阶高度为0.5~2.0 m,对影响相对水头的主要因素:流程长度、单宽流量、台阶高度、坡度等进行了研究.结果表明,在滑行水流条件下,台阶式溢洪道沿程相对水头小于0;相对水头与流程长度呈良好的线性关系,相关系数为0.998 3~0.999 8;相对水头与单宽流量无关,不同流量条件同一断面的相对水头基本相等,相对误差不超过4.5%,而台阶高度、溢洪道坡度对相对水头影响较大,台阶高度越高、坡度越大,相对水头绝对值越大.试验资料证实了相对水头具有良好的水力规律,便于应用分析,可为台阶溢洪道设计提供参考.     

乌江构皮滩水电机组水力稳定性试验研究

针对乌江构皮滩水电机组1^#振动值超标,水电机组5^#运行于高负荷区振动、水力不稳定等问题,进行了系统研究.采用工程测试软件LabVIEW和美国国家仪器公司硬件对该问题制定测试方案,并对水电机组1^#和5^#进行了现场压力脉动试验.对试验结果进行处理分析,并根据试验分析结果推测水电机组产生不稳定性原因.针对可能的原因,采用相应处理方案对机组进行修型,最后进行试验验证.试验结果表明,水电机组1^#将泄水锥由柱状改变为常规泄水锥,高负荷工况压力脉动严重的现象消失;水电机组5^#对活动导叶出水边采取修薄处理,高负荷区振动轰鸣现象未消失,验证结果表明不是卡门涡引起水电机组5^#高负荷区振动问题.研究结果对实际电站机组安全运行具有一定的指导意义.     

海涂盐碱地工程边坡土壤抗冲刷性能试验研究

本文对6个不同坡度和6个不同流量条件下的海涂盐碱土坡面进行上方来水径流冲刷试验,对试验中得到的盐土坡面冲刷侵蚀产沙率和几个典型的径流水动力学参数与坡度、流量的相关关系以及产沙率与各参数之间的相关关系进行分析,研究其抗冲刷性能。结果表明,产沙率Rs分别与坡度呈良好的线性正相关关系,与流量呈良好的对数关系。雷诺数Re与流量呈线性正相关而与坡度无显著相关关系。坡面水流剪切力τ和水流功率ω与流量和坡度均呈线性正相关关系。剪切力τ、水流功率ω与产沙率对数相关,都可以很好的预测不同坡度和流量条件下的产沙率。对比相关系数,水流功率ω能更精确预测产沙率Rs。该研究结果可为海涂围垦区盐碱土地工程边坡的土壤侵蚀预报模型的建立研究提供科学依据。     

数据误差处理方法在洪水预报中的应用

洪水灾害会对我国的正常农业生产造成非常严重的影响,因此提出一种基于数据误差处理的洪水预报方法有重要意义。结合四川省自贡市某水文站实测的流量数据,应用LS-SVM智能算法建立了单输入单输出(流量—流量)洪水预报模型,并应用数据误差处理方法中改进的拉依达准则法(3σ)和肖维勒准则法(Chauvenet)来处理样本数据里存在的一些误差数据。实验结果表明,应用以上2种数据误差处理方法处理过后的LS-SVM预测模型可以满足洪水预报精度的要求。     

间接地下滴灌水盐运移影响因素研究

为研究不同灌溉要素对间接地下滴灌土壤水盐运移的影响规律,通过小区试验,分析流量、灌水量及导水装置直径对间接地下滴灌条件下枣树根区水盐分布的影响。结果表明：增大流量或减小导水装置直径会使土壤表层的含水率提高;大灌水量、小流量会加大水分向下运移的深度;灌水量的增加显著增大主要根区含水率;流量、导水装置直径对水分的横向运移影响比灌水量更显著。     

杏李树干液流变化与环境因子的关系研究

[目的]研究杏李树干液流变化与环境因子的关系,了解树体蒸腾耗水规律,为杏李水分管理提供理论依据.[方法]采用PS-TDP8型热耗散式树干液流测定系统连续监测,分析环境因子对液流速率的影响.[结果]杏李在不同生长阶段液流日变化均呈昼高夜低的单峰曲线,晴天液流速率高于阴天.各月液流速率均不相同,4月液流速率最低,月液流量为232.31L,6月液流速率最高,月液流量为533.81L.4、6和8月,杏李液流速率均与空气温度相关性最大,相关系数分别为0.831、0.806、0.846.5、7月,液流速率与光照强度的相关性最大,相关系数分别为0.860、0.863.4～8月回归方程决定系数R2均在0.8左右.[结论]在生长期,杏李树干液流速率日变化均呈现昼高夜低规律,晴天液流速率高于阴天.在整个生长阶段,6月液流量达到最大.杏李树干液流与环境因子显著相关,受光照强度和空气温度的影响最大.     

导叶式混流泵内部非定常流动特性数值模拟

为了研究不同流量工况对导叶式混流泵内部非定常流动特性的影响,基于ANSYS CFX软件并采用标准k-ε两方程模型对混流泵的外特性进行了数值预测,分析了流量工况对混流泵内压力分布、流线分布和湍动能的影响,探讨了不同流量工况下不同监测点的压力脉动时域和频域响应。研究结果表明,数值计算的外特性结果与试验测量结果趋势基本一致,最优工况点数值预测与试验测量的扬程和效率误差分别为3.29%和0.27%,数值计算的准确度较高。小流量工况下,叶片工作面与背面之间存在着较大的压力梯度,形成的轮缘泄漏流对主流产生较大干扰,同时受到动静干涉的影响,在叶轮出口和导叶流道内造成较大的能量损失和湍动能耗散;随着流量增加,轮缘泄漏流逐渐减少,动静干涉效应相对减弱,流场流动趋于平稳。不同流量工况下,各监测点压力脉动呈明显的周期性变化,一个旋转周期内压力脉动曲线有4个波峰和4个波谷,叶片通过频率始终占主导作用;流量对叶轮进口处和导叶中间处的压力脉动影响最明显,小流量工况下压力脉动系数的幅值变化最大;随着流量的增大,压力脉动频域幅值随之减小。本研究可为扩大混流泵的运行范围以及混流泵叶轮和导叶的优化设计提供参考依据。     

双联轴向柱塞泵配流盘优化与流量脉动特性分析

针对双联轴向柱塞泵配流盘在脱离吸油和排油时,柱塞腔存在闭死压缩和闭死膨胀阶段,造成柱塞腔气穴现象和压力正超调或负超调,引起流量和压力突变产生大的噪声问题,提出了一种配流盘结构。首先建立柱塞泵流动特性数学模型,分析轴向柱塞泵噪声产生机理;然后设计新配流盘结构并优化匹配三角阻尼槽结构参数,建立过渡区压力特性方程,通过理论模型对比分析,新配流盘能降低柱塞腔在过渡区产生的压力冲击。为了验证新配流盘结构对整泵流量和压力影响,采用液压仿真软件AMEsim建立双联柱塞泵模型,通过实验测试对比分析,验证了模型正确性。在相同工况下,将新配流盘和原配流盘代入整泵模型中,结果表明新配流盘流量脉动率比原配流盘流量脉动率降低了6.75%,证明新配流盘能很好地降低流体脉动。同时该模型为制造样机提供了理论基础,可降低新产品开发成本。