基于粒子图像测速的坡面流水动力学特性

粒子图像测速(Particle Image Velocimetry, PIV)技术具有多点同时测量、对水流无干扰的优点,该研究利用高分辨率PIV(分辨率为64 pixels/mm),测量了7组坡面流(水深范围为0.5～1.1 cm,雷诺数范围为1 000～3 000),并测量1组深水明渠紊流作为对照,研究了流速轮廓线和修正系数、紊动强度和雷诺应力、偏态系数和峰度系数的变化规律。结果表明:1)PIV能够有效观测坡面流床面至水面的流速分布。当坡面流流态为过渡流时,流速修正系数随着雷诺数的增加呈对数增加,均值为0.77;2)对比深水明渠紊流的紊动强度,坡面流的流向紊动强度较大,而垂向紊动强度较小,且随着水深及雷诺数的增加,坡面流紊动强度逐渐与深水明渠紊流的特征吻合。深水明渠紊流中受雷诺应力影响的流体占比约80%,而坡面流中受雷诺应力影响的流体占比小于80%,随着雷诺数的增加坡面流中受雷诺应力影响的流体占比变大;3)对比深水明渠紊流的峰度系数,坡面流的峰度系数大部分大于3,表明坡面流较深水明渠紊流出现极端流速事件的概率小。PIV技术有利于实验室研究坡面水力侵蚀的力学机理机制问题。     

CFD-DEM耦合模拟网式过滤器局部堵塞

过滤器内部的流场不均导致使用时容易产生局部堵塞,堵塞分布受入口流速、颗粒粒径、流线轨迹等因素的共同影响。该文以计算流体力学-离散元法(computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM)耦合模拟不同流量下Y型网式过滤器内部不同粒径的沙粒运动及分布,分析过滤器内部流态对沙粒运动分布的影响并通过试验加以证明。结果表明,滤网两侧的压差占总压差的77%。网面流量呈阶梯分布,最大流量位于出口侧滤网上端,最低流量位于进口侧滤网中心,前者是后者的5.9倍;对于通过滤网的颗粒,入口流速越高,颗粒通过点越集中;对于拦截颗粒,当粒径接近孔径时,颗粒稳定附着在滤网,增加入口流速使颗粒向侧面滤网聚积并产生局部堵塞,粒径远大于孔径时,颗粒在内腔中不停运动,难以稳定附着在滤网;降低入口流速将提高颗粒分布的均匀程度,延长过滤器高效段时间,减少冲洗难度。     

应用于鱼道设计的新疆木扎提河斑重唇鱼的游泳能力测试

为了探究斑重唇鱼的游泳能力，给过鱼设施设计和鱼类游泳行为学研究提供基础参数，本研究以木扎提河野生斑重唇鱼(全长TL=12~16 cm)为研究对象，测定了其在(16.6±1.6) ℃水温下的感应流速、临界游泳速度、爆发游泳速度及持续与耐久游泳能力。结果显示，斑重唇鱼感应流速为(0.18±0.02)m/s，相对感应流速为(1.40±0.23) BL/s (BL为体长)；临界游泳速度为(1.02±0.15) m/s，相对临界游泳速度为(8.58±1.65) BL/s；爆发游泳速度为(1.39±0.17) m/s，相对爆发游泳速度为(10.92±1.86) BL/s；最大持续游泳速度为0.87 m/s，最大耐久游泳速度为1.37 m/s，与平均爆发游泳速度相近。其持续游泳时间与流速呈负相关(${\rm lg}T = - 5.136{{X}} + 8.504$)。当以斑重唇鱼为主要过鱼对象时，建议为吸引鱼类进入鱼道，进口流速设计为1.02~1.39 m/s，休息池主流设计为0.20~1.02 m/s，鱼道竖缝处流速宜低于0.85 m/s。鱼道长度为1 000 m时，鱼道内平均水流速度应低于0.78 m/s。本研究结果可为新疆木扎提河流域鱼类游泳能力研究提供参考，对保护日益减少的鱼类资源具有重要意义。     

侧渠底高对分水口水力特性影响数值模拟研究

目前对灌区分水口水力性能的研究多集中在主渠和侧渠底部高程相等的情况下，对于普遍存在的侧渠底部高程高于主渠时的分流特性缺乏系统研究。该文在试验基础上，利用FLOW-3D软件对侧渠不同底高、主渠来流量的矩形渠道分水口进行了数值模拟研究，将主渠各断面水深、流速的模拟值与实测值进行对比，发现流速变化与实测值变化规律基本一致，相对误差均小于10%，利用FLOW-3D对分水口进行数值计算具有合理可信性。结果表明：分水口处的水面波动受主渠来流的影响，流量越大，波动越大；高于侧渠底高的水流会对低于侧渠底高的下层水流产生影响，使下层水流具有向上的流速分量，参与分水口分流；同一主渠来流量下，随侧渠底高的增加，侧渠进口断面最大流速和水深逐渐减小；侧渠进口断面靠近上游端的区域湍动较大，而在下游端靠近底部湍动能值较小。研究为灌区配水及水量控制提供了参考依据。     

制动工况下液力偶合器流场湍流模型分析与验证

合理选择湍流模型是获取准确和可靠数值模拟结果的关键。该文采用3种湍流模型(标准k-ε模型、分离涡模型、大涡模拟模型)仿真制动工况下方形腔液力偶合器流场,提取流速场和涡量场。基于粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术测量液力偶合器制动工况下流场,将数值模拟结果与PIV试验结果进行对比,以PIV试验测量结果作为评价基准,分析采用3种湍流模型计算流场结果的差异性,完成湍流模型的适用性分析。结果表明,标准k-ε模型仿真结果与PIV试验结果误差较大;采用大涡模拟模型模拟主流区域流场结构分布更加真实,仿真结果能够较好地解释主流区域多尺度涡旋运动规律和能量耗散机理;采用分离涡模型能够更准确地捕捉近壁面和角涡区高梯度流场结构分布。研究结果可为液力偶合器流场精确计算与性能预测提供参考。     

油料冷态预榨过程的油脂径向渗流模型及验证

为量化考察油料一维压榨过程中油脂的流动状态，针对直筒式冷态压榨制油过程，通过简化假设建立了一维压榨模型，并对油料微元进行受力分析；利用Darcy渗流定律与Terzaghi固结理论建立了油料压榨过程中的渗流模型，确定了影响压榨出油效果的因素主要为料筒内径、物料层高度、压榨压力、压榨时间、油脂黏度和物料孔隙度。在实际压榨过程中，压榨压力和压榨时间易控制，油脂黏度和孔隙度也可以通过设置压榨参数而改变，而压榨机的料筒规格不易改变，因此料筒半径的选取尤为重要。基于此，根据渗流模型推导出油率模型，分析了料筒半径对出油率的影响关系，指出料筒内径不宜过大。开展不同筒径时的出油率试验，并与模型预测值对照，其最大误差为2.10%。研究结果为油料直筒式低温预榨制油设备制造及工艺参数的优化及选取提供了参考。     

粒径和流速对大肠杆菌在饱和多孔介质中迁移的影响

采用室内柱迁移实验,研究了在不同离子强度下多孔介质粒径和孔隙水流速对大肠杆菌在饱和石英砂柱中沉积与释放行为的影响。结果表明,介质粒径和孔隙水流速均能影响大肠杆菌在石英砂中的迁移过程。介质粒径的减小可增强大肠杆菌在多孔介质中的筛滤效应,增加其沉积率和滞留率,减小水化学扰动引起的释放效应,流速的降低有利于提高大肠杆菌的沉积率和滞留率。离子强度的高低可改变粒径和流速对大肠杆菌迁移影响的大小,在较高离子强度条件下,减小介质粒径和孔隙水流速对提高大肠杆菌的沉积率和滞留率的作用增强。由于自然环境的复杂性,今后的研究应注重真实地下水环境中多因素对大肠杆菌迁移行为的复合影响,以便更加准确地掌握大肠杆菌在多孔介质中迁移的规律。     

不同面积比射流混药器的混药特性试验

建立射流混药器模型函数特性方程,理论分析不同结构参数的射流混药器混药状态下的压力比h与混药比q的函数关系,对面积比m∈(0.86,12.76)内25种面积比的射流混药器在工作压力范围0.4~1.2MPa内5个工作压力水平下进行在线混药特性试验,分析不同面积比射流混药器的压力比与混药比的变化规律。试验结果表明:射流混药器的h-q特性曲线斜率只与面积比m有关,与工作压力无关;不同面积比的射流混药器的压力比h和混药比q都呈线性递减,小面积比的射流混药器具有小混药比及高压力比的特点。定压力比h=0.35时,只有面积比m4.34的射流混药器处于混药工作状态(q0),其他面积比的射流混药器均处于回流状态(q0)。面积比m对射流混药器的混药区间hj影响显著,面积比m从1.34增大到4.13,混药区间hj从0.68衰减到0.35,降幅48.5%。以最大混药比q0.1、混药区间hj0.3 5为设计需求,射流混药器的面积比m范围为1.7 3~4.1 3。     

黄河沙坡头连续弯道环流运动与冲淤特性实测数据分析

利用声学多普勒流速剖面仪、回声测深仪等测量仪器,对黄河沙坡头段连续弯道中10个典型断面的流速、水深、河床高程等进行了实测.通过分析各断面流速等值线、平面流场和近几年河床高程的变化情况.结果表明,弯道断面流场的主流分布与河床底部泥沙冲淤分布基本相一致,满足弯道水流的一般规律:凹岸冲刷,凸岸淤积.     

润滑油脂使用禁忌

1.安装汽缸垫时涂黄油有些修理工安装汽缸垫时,喜欢涂一层黄油在汽缸垫上,认为这样可以增加发动机的密封性。殊不知,这样做不仅无益,反而有害。众所周知,汽缸垫是汽车发动机缸体与缸盖之间重要的密封材料,它不但要求严格密封汽缸内所产生的高温高压气体,而且必须密封贯穿汽缸盖和缸体内的具有一定压力和流速的冷却水和机油,因而要求在拆装汽缸垫时,要特别注意其密封质量。