圆形断面明满流尾水系统水力过渡过程研究

为了研究圆形断面明满流尾水隧洞的适用性,本文采用基于改进的虚拟狭缝法一维计算以及基于CFD和VOF模型的三维计算方法,对比了圆形断面与城门洞型断面尾水系统在大波动过渡过程中的水力特性。结果表明,两种断面形状的尾水隧洞明满流分界面波动包括退水、平槽、壅水三个过程,两种断面在水力特性方面并无明显差异。明满流尾水系统明满流界面呈明显的三维波动,三维计算具有明显的波前现象。明满流界面的移动伴随着洞顶气囊的产生、发展、破碎与溃灭,但本文体型的尾水洞洞顶气囊破碎时未产生明显的冲击压力,不会对结构产生较大影响。因此,圆形断面尾水系统在明满流工况下无不利流态,可应用于工程实践。     

塑料软管水力和力学性能试验分析

塑料软管灌溉近年来在我国北方地区应用发展很快,但由于时间较短,从理论到实践都存在一些问题。有些方面如物理力学性状、水力性能指标、允许工作压力、以及管材的适宜规格等方面也缺乏资料。根据试验,本文从塑料软管耐水压力及其影响因素、塑料软管的应力分析、塑料软管的弹性变性与允许工作压力和软管水力参数和管材选配四个方面提出了分析研究结果,供各地在推广塑料软管灌溉技术时参考选用。     

引水岔管水力特性三维数值计算

利用 - 紊流数学模型，对某抽水蓄能电站75º非对称引水岔管水力特性进行了三维数值计算，分析了不同工况下该体型岔管的压强分布﹑流速分布﹑压强与流速沿轴线变化、以及水头损失，其中水头损失计算值与试验值进行了比较。最后，对岔管体型和运行方式提出了建议。     

逆坡倾角对管道水流粗颗粒输送脉动压强影响试验研究

管道输送时水流压强的脉动特性反映了管流紊动程度与紊动能量，对管道输送安全及稳定运行影响显著。本研究以管道清水粗颗粒输送为研究背景，通过自行设计的物理模型试验装置，模拟了不同管道逆坡倾角条件下粗颗粒泥沙的水力输送过程，分析了不同逆坡倾角条件下管壁瞬时压强、时均压强、脉动压强振幅分布和频谱特性。试验结果表明，当管道逆坡倾角增大时，脉动压强的时均压强和瞬时峰值压强随倾斜角度的增大而减小；脉动峰值压强总趋势随倾斜角度的增大而增大；脉动压强的振幅分布符合高斯分布，随倾斜角度的增加，脉动压强的振幅逐渐增加。其概率密度函数形态从“高瘦”逐渐向“矮胖”发展；脉动压强的功率谱谱函数的优势频率主要集中在25 Hz的主频范围，随管道的倾斜角度增加，脉动压强的优势频率逐渐向较大频率的发展，总体变化较小。     

导流洞数值模拟计算研究

物理模型试验是研究导流洞水力特性最普遍的方法,但存在缩尺效应等缺点。为了探索采用数值模拟的方法来研究导流洞水力特性的可行性,用Fluent商用计算软件,对某工程的单条导流洞进行了数值计算,得出了压强沿程分布、流速和流态等水力特性,选取典型断面的计算结果与模型试验结果进行对比,两者符合较好,验证了数值计算方法的可行性。数值计算方法可作为模型试验的辅助手段,并为Fluent软件在导流洞体型优化设计中的应用提供了参考依据。     

不同流速及压力对加压注水管孔口水力特性的影响

加压注水管的孔口压力和流量分布是该装置的主要水力特性,探究这一问题对注水灌溉设备的优化和大田管理及实施具有非常重要的意义。为了实现在不同注水工况注水管内部高雷诺数条件下孔口水力特性的数值模拟,本文采用标准k-ε模型,在不同进口流速和压力条件下,对加压注水管内部流场进行数值模拟计算,得到了流场的速度等值线图、速度矢量图和压强等值线图。结合加压注水管物理模型及注水管孔口速度大小与方向的成因、孔口压力的数值变化进行分析,获得了不同进口流速及压力条件下的加压注水灌溉的孔口流量均匀系数、水流流速值、压强值及水流场对外部介质的影响,为加压注水灌溉设备的结构优化设计提供了参考。数值模拟计算结果表明:采用标准k-ε模型结合注水管内部及孔口水流流场,可以有效模拟高雷诺数下紊流的水力特性;当注水管的进口流速为0.82m·s-1,进口压力为0.06MPa时,得到较为适宜的孔口流量均匀系数为0.919,孔口平均压强为0.071Pa,孔口1、孔口2和孔口3的水流流速分别为0.283m·s-1、0.268m·s-1、0.329m·s-1,其水力性能较为优良。     

无压圆管的水力分析研究

依据水力学的基本原理,通过对圆形过水断面管道自流状态下不同流量的水力分析,提出了利用过水包角进行圆形过水断面管道水力计算的新方法.与传统的计算方法相比实现3项突破:一是利用数学分析法进行水力计算,消除了计算过程中的误差,提高了求解精度;二是计算过程更加简单便于记忆;三是分门别类总结出圆形断面几种特殊情况下的水力计算方法...     

多功能安全给水栓的研制

内蒙古哲里木盟1988年引进低压管道输水灌溉技术，经历了学习、研究、试验、示范、推广等阶段，到1996年推广面积近133．3hlnZ。在前两年的试验中，为了选出经济实用的管材，选用的管材有聚乙烯再生管、聚乙烯薄壁螺纹管、塑料软管外护混凝土管，这些管材安全系数比较小，所以建成的管网在输水灌溉中，有的管网由于正负水击，不正确操作等原因造成管道内水压力高于最高设计压力，发生了管道爆裂现象。当管道内由于水锤冲击或一端排水，另一端不能进气时产生负压把软管吸扁，甚至把泥土吸进软管和混凝土保护层之间，使软管不能复圆。当一端…     

地埋软管供水技术研究

利用塑料软管防渗,内水压力通过管壁传递到四周,并由周围介质承担内水压力,而外土压力由壁周形成的土拱来承担的一种新的不同于传统输水方式的供水技术。通过实验结果分析,初步得出对地埋软管供水技术影响的几个重要参数及优化组合。这项研究将为农村、牧区提供一种新型的管道供水技术。     

不同断面型式蜗壳对离心泵性能影响的数值模拟

基于SSTk-ω模型封闭的雷诺平均方程,应用ANSYSCFX11.0软件,在原离心泵马蹄形断面蜗壳的基础上重新设计了圆形断面和矩形断面两种蜗壳,并分别将3种不同断面的蜗壳与同一叶轮组合进行三维数值模拟.计算结果表明,不同型式断面的蜗壳对离心泵性能有一定的影响,矩形和圆形蜗壳在大流量工况区的效率比马蹄形蜗壳略有提高,在设计点,矩形蜗壳的效率比马蹄形的略低,但大流量工况却高;在小流量工况圆形蜗壳的扬程比马蹄形蜗壳的扬程低,而矩形蜗壳和马蹄形蜗壳相差不大,在设计点矩形蜗壳和马蹄形蜗壳略高于圆形蜗壳,在大流量工况马蹄形蜗壳的扬程有所降低.不同的断面型式对蜗壳的水力损失也有一定的影响,而且随着流量的变化损失也在变化.矩形蜗壳壁面上的压力脉动的幅值在设计流量工况较马蹄形蜗壳和圆形蜗壳要小一些.     

金乡县田间节水技术的测试分析

针对当前大面积推广节水灌溉的急需和农村经济条件的现实，采用塑料软管输水到畦中间，将长畦分段灌水，作为实施短畦灌溉的手段，即把管道节水与畦灌节水融为一体，通过测试分析，提出了不同土质的合理畦长的塑料软管的经济直径。经应用证明，提高灌溉有效利用系数４４％。且费用低、效果好，易为农民接受。     

旋喷泵集流管进口形状对水力性能的影响

采用连续方程、动量方程、交错网格和Simplec算法求解,对XP300-3型新型低比转数旋转喷射泵矩形叶轮、转子腔和集流管的内部流动进行了全三维数值模拟.分析了旋喷泵内部流动规律,得到了转子腔及集流管内部流动的速度场、压力场及湍动能的分布规律.设计了5种不同进口形状的集流管,并分别整体组合,比较了该5种模型的优劣,找到了集流管内部流动的一些规律.分析及数值模拟结果表明：集流管椭圆型进口长半轴跟转子腔半径相一致,长短半径相差不大更有利于解决过水断面充分入流的问题,进而减少其水力损失;通过对数据结果进行综合平衡分析和比较,得出了最优的参数组合.研究结果可为旋喷泵的性能预测以及集流管的优化设计和能量损失分析提供理论依据.     

空气阀在多水源高扬程供水工程中的水锤防护研究

【目的】研究多水源高扬程供水工程在断电停泵时的水力过渡特性及其水锤防护措施。【方法】基于一维瞬变流理论和特征线法,对空气阀采用自由气体空穴理论,建立供水系统整体数学模型。针对无防护措施下的断电工况过渡过程计算结果,选择在水泵出口侧和扬水管地面段末端设置快关式逆止阀,在供水管道局部高点设置空气阀的联合水锤防护措施,并进行了空气阀参数的敏感性分析。【结果】在未采取水锤防护措施时,在水泵出口侧发生较大压降且供水管道沿线最低内水压力严重超标。在采取合适的水锤防护措施后,在断电工况下,水泵无反转且泵后最小压力不低于-5m,泵后扬水管最小压力不低于-5m,供水主管最大压力不超过160m,最小压力不低于-5m。【结论】空气阀可对水泵出口侧和供水管道的负压起到很好的控制效果。     

乘用车制动踏板感觉仿真研究

以汽车传统液压制动系统的结构和工作原理研究为基础,利用AMESim软件建立制动系统模型,包括制动踏板,真空助力器,制动主缸,制动管路,制动器。通过仿真得到反映制动踏板感觉的关系曲线一制动踏板位移与制动踏板力和管路压力与制动踏板位移．并分析了制动踏板力随踏板位移的变化特性和管路油压随踏板位移的变化特性。重点研究了制动软管膨胀,制动衬块与制动盘间隙对制动踏板感觉的影响。     

JP75型卷盘喷灌机用水涡轮能耗贡献率分析

为对JP75水涡轮各过流部件展开能耗贡献率研究,探究水涡轮性能,利用水涡轮试验台对JP75水涡轮在不同转速下进行外特性试验,并确定水涡轮最优转速(250 r/min);采用CERO和STAR-CCM+前处理对水涡轮全流道内流场进行三维建模、多面体网格划分以及数值计算;计算得到水涡轮在固定转速下的外特性曲线,与试验结果的平均误差为3.28%.计算不同工况下流场内部各处能耗,发现叶轮与进出水管道连接处平均总能耗达到52.18%,其中叶轮与进水管道连接处能耗贡献率达到44.80%,分析云图发现此处压力梯度较大,分布不均匀,叶片工作面涡旋现象明显,说明此处能量耗散现象最为严重,在此基础上,对JP75水涡轮采取优化设计,优化后其效率得到显著提升,水头有明显降低且输出功率得到保证.     

低压微灌多孔软管水力特性试验研究

为了进一步探索低压微灌多孔软管的水力性能,采用室内试验方法,研究了低压(1～5m)条件下多孔软管的出流规律、沿程压力分布规律以及水头损失分布规律,结果表明,在低压条件下,多孔软管的水力特性受进口压力、出流孔孔距、铺设长度等因素影响,且受到管壁塑性变形的影响;沿程出流表现出单峰性,随管长及孔距增大,最大值点前移,随压力增大,沿程出流更为均匀;沿程压力一直减少,前半段减幅约为后半段的4倍,且随孔距增大,递减幅度变小;水头损失随孔距减小和压力增大而减小,且进口压力为1～3m时的减幅与4～5m时的比值在管长为40m时,其值约为管长为30m时的2倍。研究结果可为低压微灌技术的完善和发展提供理论依据。     

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.     

JP75型卷盘式喷灌机水涡轮能量转换数值模拟分析

为了对JP75型卷盘式喷灌机水涡轮进行能量转换分析、参数优化及探究其内部流动性能,采用CFD技术,对转速为250 r/min下的水涡轮进行三维建模、多面体网格划分以及数值模拟.分析水涡轮压力云图和速度云图,发现进口管道中不合理的弯道、喉部、喷嘴设计导致了水涡轮运行效率偏低,来流中的压力势能未能转化为有效的叶片冲击动能,大量能量仍以势能的形式储存在液流中.分析过流断面流线图,发现叶片间隙及出口管道入水口处有大量涡旋产生,造成部分能量损失,从而表明现有的JP75型水涡轮进出口设计和叶片设计需要改进.对进水管道喉部之后的射流段和转轮这两处进行能量转换计算,平均效率分别为26.31%和45.44%,转换效率明显偏低.对现有JP75型卷盘式喷灌机水涡轮进行了参数优化设计,经计算,初步确定了优化模型的标称直径为0.201 m、射流直径为0.021 m、设计水头为13.65 m.