基于滑移网格技术的揉碎机内流场研究

为研究揉碎机揉碎腔内的流场结构和流动状态,运用计算流体力学方法,基于滑移网格技术,对揉碎机空载时腔内的湍流非定常流场进行了三维瞬态数值模拟,得到了转速为2 800r/min时,揉碎机转子转动1周时间内,揉碎室和抛送室的流场空气动力学特性参数随时间变化规律,准确地反映了瞬态流场结构信息。结果表明:低压区在抛送室中半径为0~20mm附近,最高压力区在抛送叶片与内壁间隙,容易形成回流造成物料排出不易;启动阶段最大速度发生在出料口内侧尖角区域;轴向压力速度分布过于均匀,进而影响整机效率。此研究为揉碎机内部流场结构优化提供了新方法,提出了改进该机型的方向,为优化该机效率奠定了理论基础。     

自吸喷灌泵自吸过程的非定常流动数值计算与验证

为了建立一种适合自吸喷灌泵在自吸过程中的气液两相流数值模拟方法，采用 ANSYS CFX 软件，进行仿真自吸喷灌泵自吸过程的数值计算，研究自吸过程中气液混合、气液分离及气液逸出现象，分析自吸过程中泵内部的速度、压力及含气率的变化规律，了解自吸过程的气液两相流特点。自吸泵的整个自吸过程分为3个阶段：自吸初期由叶轮旋转作用排水产生的吸气阶段（t≤0.5 s）、自吸中期由气水混合及气水分离作用产生排气功能的吸气阶段（0.5 s4 s）。自吸成功的关键就是叶轮的旋转迫使叶轮进口处少量的水混合着一部分气体沿着叶轮叶片压力面流动至叶轮出口处并进入正反导叶，然后沿着反导叶叶片压力面流出，表明在自吸过程中气水混合物总是沿着较高的压力面流动。通过采用摄影技术得到多级自吸喷灌泵在自吸初期及中期时泵出口段水柱高度的变化规律，发现试验结果与数值计算结果非常相近，不仅两者的变化规律基本相同，而且其结果相差不超过6%。     

PVC等径三通管道的水击特性分析

提出了三通管道输水时的5种典型工况,通过理论分析方法研究了等径三通输水管不同典型工况下的水击特性,得到了不同工况下的水击波传播规律;然后针对典型的水库-三通管-阀门的输水系统,采用特征线法计算验证,计算结果与理论分析的结果一致。研究表明,当两尾端阀门同时关闭时将产生较大的水头,在实际工程应采取相应的保护措施。     

海河二道闸和防潮闸优化调度研究

汛期为腾空海河河道并保证二道闸下咸水不致上溯，二道闸闸下水位应控制在1.0m左右。利用一维非恒定流模型对海河自西河闸至入海口河段进行数值模拟，研究了西河闸分流量为80、100、120m3/s3种情况下，海河防潮闸和二道闸优化调度结果。     

离心泵非定常流动计算及性能预测

采用以SSTk-ω模型封闭的雷诺平均方程和滑移网格技术计算了离心泵内的非定常流场.基于非定常流动计算结果,考虑容积损失、圆盘摩擦损失和机械损失,对离心泵的性能进行了预测,并与实测性能曲线进行了比较.结果表明,在给定进口速度的条件下,由于叶轮与蜗壳隔舌的相对位置不同,泵的扬程和轴功率有比较大的脉动,且其脉动幅值随流量的增大而增大.定常流动计算和非定常流动计算所预测的性能曲线在大流量与设计工况时相差不大,在小流量时有明显的差别.与试验曲线相比,预测的扬程曲线偏低,轴功率曲线也偏低,效率曲线比较接近.由于在设计工况时定常计算和非定常计算差别不明显,在设计过程中采用定常计算是可行的.     

斜流泵叶轮和导叶叶片数对压力脉动的影响

为了研究斜流泵叶轮和导叶由于动静相干作用(RSI)而引起的压力脉动规律,基于标准k-ε湍流模型、SIMPLEC算法和滑移网格技术,根据叶轮和导叶叶片数及其叶片厚度设计了多种计算方案,并对不同方案的斜流泵模型进行了非定常数值模拟.采用叶轮进口、叶轮出口和导叶内部布点监测压力的方法获得了压力脉动曲线,并基于时域图分析了叶轮叶片数、导叶叶片数及其厚度对斜流泵内部压力脉动特性的影响.数值计算结果表明:斜流泵叶轮叶片动静干涉对整个流场的压力脉动影响较大,叶轮叶片数越少,叶轮进、出口压力脉动幅值越大;在设计工况下,导叶内部的压力脉动波形主要受叶轮叶片数影响,而导叶厚度对导叶内部压力脉动影响较小.研究结论将为斜流泵的设计和稳定运行提供参考.     

均质粘性土坝漫顶溃决过程数值模拟研究

大坝一旦失事溃决，对下游造成的生命和财产损失无法估计。溃坝的模拟计算能够为预估溃坝洪水带来的影响，建立下游预警系统，提前制定应急预案提供有效的科学依据，从而能够将洪水灾害造成的影响减少到最小程度。本文在已有溃坝数学模型基础上建立了针对粘性土均质土坝漫顶溃决的计算模型，可对大坝溃决过程、溃坝洪水下泄过程及上游水库水位下降过程进行水力学模拟，在论述其溃坝机理后，结合现场试验实测资料验证了此模型的实用性，对于防灾减灾及大坝失事后果的评价具有重要意义。并为今后溃坝模型的发展提出了建议。     

灌溉管网非恒定流计算机实现方法

为了研究灌溉管网非恒定流计算机实现方法,基于非恒定流的基本原理及其特征线(MOC)解法,探讨了采用节支关联表和支节关联表建立管网结构信息,并对管网数据进行储存、计算和结果输出的方法,在计算过程中通过数组储存不同的节点类型及管网参数供计算机调用。通过实例对典型喷灌管网的非恒定流过程进行了计算并分析。结果表明,该方法储存管网结构信息简单方便,计算机能够快速识别节点类型并调用相应的边界条件子程序,本方法可用于复杂灌溉管网的非恒定流建模与分析。     

基于标量有限体积法的灌溉末级渠系非恒定水流模型

通过区分明渠非恒定流中对流波与重力波属于不同的物理过程,把渠道非恒定流控制方程进行了变形处理,基于标量有限体积法构建了具备高精度和分辨率的灌溉末级渠系非恒定流数值模型。基于文献数据及野外实测数据,对模型的模拟性能进行了验证。结果表明,构建的模型模拟的斗渠和农渠水位值与实测值之间的平均相对误差为2.8%～4.1%,水量平衡误差不大于0.07%,具备良好的模拟性能,为开展末级渠系布置模式及管理研究提供了可靠的数值工具。     

双流道泵内非定常固液两相流的数值分析

采用Mixture多相流模型、标准的k-ε湍流模型与SIMPLEC算法,应用FLUENT软件对双流道泵内固液两相湍流进行了非定常数值模拟.研究结果表明:不同时刻,泵流道内的压力分布明显不同,呈现周期性变化规律;在叶轮流道内,固相体积浓度分布极不均匀,颗粒主要集中于叶轮出口处的工作面和后盖板上,而在蜗壳流道内,固相颗粒多集中于离叶轮半径较大的蜗壳壁面上.