渠系节点悬移质淤积分布数值模拟

【目的】研究渠系节点区域悬移质淤积对支渠引水分流的影响。【方法】基于中下级渠道中直角分水口区域建立水流计算模型,借助FLUENT求解节点区域水力要素,采用水沙非耦合方法,通过MATLAB编译程序求解悬移质泥沙连续方程和河床变形方程。【结果】若以初始引水流量的90%作为分水支渠供水保证率,在上游给定的来水来沙条件下,最大清淤周期为7.5 a。在淤积末期,分水口区域泥沙淤积形成拦门沙坎,影响主支渠分流流速比η,过流能力减小为初始过流量的65.6%,近床面处过流宽度仅为支渠宽的37.5%。【结论】渠系节点淤积对支渠过水能力影响较大。     

厢式沉沙池进口优化试验及流场三维数值模拟

通过对沉沙池原设计方案模型试验发现,原设计方案沉沙池存在着三池厢流量分配不均,进口流速及水面波动较大等缺陷.通过模型试验发现,在整流前池中设置整流横梁等措施后,沉沙池中水流流态得到了较大改善,三池厢出口流量分配及流速分布趋于均匀.在此基础上,采用数学模型对沉沙池中流态进行了三维数值模拟,得到了沉沙池中完整的流场信息,结果表明,计算结果与试验观测资料吻合良好,弥补了试验观测资料不足的缺陷.     

径向进气风机流场的试验研究

径向进气风机的性能与它内部气流的流动状态(流场)有着密切关系。 本研究用两种方法对流场进行了可视化显形,并对流场进行了较精确地测量,弄清了该风机的工作原理,建立了较精确的流场物理模型和数学模型,初步探明了风机主要几何参数与流场、性能之间的关系。在分析基础上改进了风机的几何参数,使其性能获得了明显改善。     

厢式货车外部三维流场数值模拟的研究

通过三维数值模拟研究了厢式货车加装导流罩前后的外部流场 ,获得了导流罩的减阻机理。采用RNG kε紊流模型进行计算 ,提高了数值模拟的精度 ,阻力系数的计算采用动量法 ,使计算结果和试验结果更具可比性和科学性。获得的流动图谱为厢式货车外流场的研究提供了可靠材料 ,计算结果为厢式货车减阻节能技术的研究提供了参考。     

搅拌器搅拌流场的三维数值模拟

将CFD技术应用于搅拌器搅拌流场的分析，基于Navier-Stokes方程和标准k-t紊流模型，求解搅拌器的湍流场，数值模拟的结果对搅拌器水力优化设计具有指导意义。     

旋涡发生器三维流场的数值模拟

采用标准k-ε湍流模型,对纵向旋涡发生器(longitudinal vortex generator)引起的流场扰动进行了并行数值模拟.控制方程使用有限元法离散,采用改进的Uzawa法将速度与压强耦合,网格划分使用了非结构化网格技术.计算得到空气绕过旋涡发生器后产生了一对下洗纵向涡,动量的输运使得涡间壁面边界层变薄,而旋涡外侧边界层变厚.随着流动向下游发展,涡的强度不断变小,但涡形在很远的地方依然存在.将计算所得旋涡发生器后两个横断面上的流向和纵向速度与试验数据进行对比,结果表明,在近壁处计算结果与试验结果吻合良好,标准k-ε模型基本能够模拟旋涡发生器引起的三维湍流流动.     

超小型叶栅空化流场试验研究

采用弦长为14 mm的超小型Clark-Y叶栅,进行了多种空化数下的空化试验以探讨超小尺度下的空化机理和空化尺度效应。通过试验结果的分析,发现随着空化数降低,超小型叶栅的空化发展可分为空化初生、片状空化、云状空化、超空化几个阶段。通过与超小型翼型空化流场比较,发现由于受翼型间相互作用的影响,栅中翼型的空穴形态在各个空化阶段均表现为薄且狭长,空化发展相对滞后。     

基于CFD的球阀三维流场数值模拟

为了探索新型转子式油气混输泵出口球阀内流场规律,建立球阀流场的三维模型,利用Fluent软件,将标准k-ε湍流模型与多相流技术相结合,采用SIMPLE算法,对新型转子式油气混输泵出口球阀内的三维气液两相流场进行数值模拟.在容积含气率为25％,50％,75％的不同工况下,通过对球阀开启高度分别为3,5,7 mm时的速度场、压力场与气液相分布的分析,探讨在气液混输过程中阀的开启高度及不同气液比对阀内流场的影响规律.模拟结果表明:球阀开启高度越大,阀球上下压差越小;阀隙流速随着开启高度的增大而减小.在气液混输过程中气相介质主要靠近阀球壁流动,同一开启高度下气液比对阀隙流速的影响较小.研究结果直观展现了球阀内流场形态,在一定程度上揭示了气液两相介质在阀内的流动规律,为新型转子式油气混输泵出口球阀的设计与优化提供理论指导.     

混流式水轮机全流道三维流场数值

基于Realizable 双方程湍流模型和三维时均N—S方程,进行了混流式水轮机全流道的三维定常湍流计算。捕捉到了水轮机各过流部件内的流场和尾水管内的涡旋结构等流动信息。结果表明,水轮机的全流道CFD分析能够较为准确地预测出水轮机过流部件内的性能参数及内部流场结构,所得到的结果对进行水轮机的水力设计或改型优化设计等研究具有重要的指导意义。     

三维平行微间隙流场数值模拟

为了研究上游泵送机械密封微间隙流体动压效应,将螺旋槽端面微间隙简化为三维直槽端面平行微间隙以排除泵送效应的影响.据此,建立了平底槽、渐扩台阶槽和渐缩台阶槽的平行微间隙液膜几何模型和计算模型,分别在槽板移动和平板移动的情况下针对不同移动速度和不同槽深进行流场数值模拟和开启力计算研究.研究表明：在文中研究参数范围内,无论是平底槽还是台阶槽,液膜收敛区出现高压,液膜发散区出现低压;液膜空化前,无论是槽板移动还是平板移动,平底槽微间隙开启力大小与平移速度、槽深、板间隙大小无关;液膜空化后,平底槽和台阶槽液膜开启力均随平移速度的增大或板间隙的减小而明显增大,但在同等条件下,槽板平移产生的开启力大于平板平移,且槽板平移时加大槽深能增大开启力,渐扩台阶槽平行微间隙能产生更大的开启力.     

双流体静电感应喷雾流场测量的试验研究

运用OLID测量系统,对双流体静电感应喷头在不同充电电压和气体压力条件下的喷雾流场进行了测试,对粒径大小、速度分布的测量结果进行了分析和探讨.结果表明:雾滴在气流剪切力和静电力的作用下,在整个流场中粒径与速度均呈中心大、边缘小对称分布;喷嘴气体压力是影响雾滴粒径大小的主要因素,气体压力愈大,荷电雾滴的粒径愈小且分布愈均匀;随充电电压的升高, 雾滴的粒径减小,平均速度值增大,中心与边缘粒径与速度的分布趋向均匀.     

离心泵内部流场试验研究与数值计

采用先进的流场测试仪器PIV在不干扰流场的情况下,对叶轮内部流场进行高精度测量,并利用流场计算软件Fluent对离心泵在不同工况下的流场进行模拟,获得了流道中相对速度以分布。结合数值计算与实验研究,对离心泵叶轮内部流场进行了初步分析。实验结果表明,计算所采用的 模型的修正方法基本符合此型泵内部流动的实际情况。     

丁坝坝头冲坑三维流场分析

运用Vectrino流速仪,对丁坝坝头附近三维流速进行了测量,详尽分析了坝头冲坑的形成机理。通过采用定 床模型与动床模型相比较的方法,打破单一模型试验模式,分析坝头附近三维流场的不同,得到了坝头冲坑形成的过程和冲刷的原理。结果表明,形成坝头局部冲坑的根本原因是由于底部流速的增加和主流断面收缩而导致流量集中所造成,不断产生的漩涡向下游扩散并卷起坝头附近槽底泥沙随水流而被挟带到坝后,加速了冲坑的形成。     

Savonius风力机静态流场PIV可视化试验研究

为了探明Savonius风力机参数对其静态起动性能的影响,以重叠比为研究对象,选取重叠比分别为0,02,05这3种Savonius风力机模型,利用PIV测试系统对一定雷诺数、不同方位角下模型叶片周围流场进行试验,同时利用CFD计算软件对相应模型叶片进行数值模拟计算,分析模型叶片的力矩特性和周围流场．通过对比试验结果和计算结果来揭示具有不同重叠比的Savonius风力机在不同方位角条件下涡的分布情况以及能量利用规律．结果表明,当Savonius风力机叶片之间存在重叠比时可以消除叶片附着面附近的涡,使流动更加稳定,提升转矩系数,从而提高Savonius风力机的静态起动性能;然而当重叠比过大时会导致气流在间隙处的流向不明显,易产生新的涡使其静态起动力矩减弱,因此只有适当的重叠比才对改善Savonius风力机静态起动性能有帮助．     

四气门直喷式柴油机缸内流场试验研究

通过螺旋气道与不同进口面积切向气道的组合试验，分析了各种组合进气系统的流通特性，发现通过改变切向气道进口面积就能很容易地实现涡流比的调节。利用热线风速仪对模拟缸内空气流动进行了测量，结果表明4气门柴油机进气过程中在远离缸盖的平面内形成稳定的旋涡，其涡流中心偏离气缸中心。揭示了4气门柴油机进气涡流的形成过程及缸内流场的特点，详细探讨了切向气道进口面积和气门升程对缸内流场的影响。     

灌溉输配水渠系水量调控的研究

对灌溉渠系水量调控研究进行了综合论述 ,不仅指出了这一领域的研究意义 ,而且还介绍了其发展过程、主要研究内容、研究方法以及现存的主要问题 ,同时还对部分问题提出了自己的观点     

动态规划渠系优化模型研究

提出了输配水系统优化设计的动态规划渠系优化模型,以土方量最小或总费用最小为目标函数,对二级或二级以上的渠系纵横断面进行优化设计,可得到满足渠道不冲不淤、水位衔接及首末水位约束的最优断面参数。     

渠系水利用系数测算方法研究

根据渠道水入渗理论和渠道流量、损失量的试验数据,研究渠道水入渗的过程,分析入渗的影响因素,建立渠道水损失和渠系特征(渠系分布、渠道断面、设计流量)、渠床特征(衬砌类型、土壤质地、地下水埋深等)的关系。对原有输水损失系数经验公式进行改进,得出无论是Kostiakov经验公式计算还是积分改进公式计算,渠道流量与长度均与渠道损失流量成正相关关系。但是随着渠道长度的增加,Kostiakov经验公式体现出了不足,其计算结果与积分改进公式计算结果的相对误差逐渐增大。同时在江西省赣抚平原灌区采用动水测定法引入实测数据对改进的经验公式进行验证,验证结果表明改进经验公式法计算过程中采用某级渠道的灌溉水利用系数作为扩大指标来计算同级其他渠道流量不能真实反映整个渠系情况,较实际情况存在偏差,但改进经验公式求得的结果代表了渠道的现有衬砌状况,更为合理可靠。     

液体射流泵内部三维流场的数值模拟

应用FLUENT6．1软件对液体射流泵三维流场进行了计算分析。在前处理软件GAMBIT2．1．6中将泵内研究的流场划分为71153个计算单元。计算中采用可实现κ-ε双方程模型，边界条件为压力进口、压力出口．同时采用Segregated算法。计算结果表明，液体射流泵内部流动分布均匀，未出现涡流和回流的现象。