水平喷杆动态雾量分布的数值分析

本文在《水平喷杆雾量分布的计算机模拟》一文的基础上,进一步对水平喷杆的全面雾量分布进行了分析,建立了计算水平喷杆全面雾量分布状态的数学模型,并设计了相应的计算机程序,进而分析了水平喷杆的运动特性对其全面雾量分布状态的影响。     

载荷分布规律对混流泵叶轮设计的影响

基于三元反设计理论,将环量vur沿轴面流线的变化梯度作为载荷分布的控制参数,采用两段抛物线来描述载荷沿轴面流线的分布规律．为了分析载荷分布规律对混流泵叶轮设计结果的影响,建立了“前载型”、“中载型”和“后载型”3种混流泵叶轮．基于雷诺时均的Navier-Stokes方程、SST湍流模型和多参考坐标系模型对3种叶轮内流场进行数值模拟,对叶轮的能量性能和叶片表面压力分布进行分析．结果表明:采用两段抛物线表示载荷沿轴面流线的分布规律是合理的,基于载荷分布的叶片三元反设计能有效控制叶片表面的压力分布特性;载荷峰值点越靠近导边,叶轮的扬程、功率和效率值越高;在设计流量工况,前载型叶轮与后载型叶轮的扬程、功率和效率的差别分别为1830％,1640％和201％;不同载荷分布时叶轮能量性能的差别随流量的增加而逐渐明显．     

动态水压对坡地喷灌水滴直径分布的影响

【目的】探索坡地上采用动态水压喷灌时水滴直径分布规律。【方法】以雨鸟R5000型喷头为研究对象,应用视频雨滴谱仪对坡地喷灌水滴直径沿程分布进行了测量,分别分析了动态水压和恒压模式下水滴直径沿射程变化、水滴直径频率分布及落地水滴速度、水滴角度与水滴直径之间的关系,并比较2种压力模式下上述关系的异同。【结果】①动态水压和恒压喷灌下水滴直径存在差异,随距喷头的距离增加,二者差异逐渐增大;而随坡度增大,二者差异变小。②在喷头附近和射程末端处小水滴数量占绝大多数。③水滴平均速度与水滴直径呈对数增长,压力模式和坡度对速度与直径之间的关系不显著。④垂直落地的水滴频率大小与距喷头距离关系密切,且垂直落地水滴直径较小,压力模式对角度与直径关系的影响不明显。【结论】在坡地上,分别采用动态水压和恒压喷灌时,二者水滴直径分布规律相似,动态水压不会对坡地喷灌造成更不利影响,可应用于生产实践。     

葛洲坝大江泄流对中华鲟产卵场空间分布特征的影响

葛洲坝的修建阻隔了中华鲟上溯到上游产卵场的洄游通道,使其被迫在葛洲坝坝下4 km范围内形成新的产卵场,葛洲坝泄流对中华鲟产卵场的空间分布造成了一定影响.为了探明葛洲坝小出库流量且仅开启大江电厂发电泄流状况下,大江电厂发电泄流量的改变对坝下中华鲟产卵场产卵栖息适合度以及产卵场空间分布特性的影响,在构建中华鲟产卵场三维水动力数学模型及栖息地评价模型的基础上,对葛洲坝大江不同发电泄流量及不同机组泄流量工况下中华鲟产卵栖息地空间分布特征进行深入分析.结果表明,大江电厂单机泄流量增量小于200m^3/s时,可增加坝下中华鲟产卵栖息地适宜值,有利于中华鲟产卵繁殖;增加大江各机组的发电泄流量对坝下中华鲟产卵场空间分布具有一定的影响,各机组流量增量小于200m^3/s时,中华鲟产卵场面积增大,产卵场位置自右岸向左岸扩展,中华鲟获得更为广阔的产卵空间.     

双超声波换能器分布方式对反应器内声场影响的数值模拟

【目的】探究不同条件下超声波反应器内的声压分布情况,从而确定出空化强度最高的换能器分布方式,使得超声波反应器更高效。【方法】采用压力声学频域物理场,基于亥姆霍兹方程,对相同体积的超声波反应器的声场进行了数值模拟;考察了双换能器在不同分布方式下,反应器内的声压分布情况,并对比了不同条件下的平均声压值和空化占比。【结果】1)当双换能器位于同一安装面的情况下,双换能器位于底表面时,声压分布最稳定,空化占比最高,达到了24.74%。2)当双换能器位于不同安装面的情况下,双换能器位于前表面和底表面时,声压幅值最大,为2.9×10⁵ Pa;平均声压也达到了最大值,为5.27×10⁴ Pa;反应器内的空化占比达到了19.34%,是5种异面分布方式中的最大值。【结论】换能器的分布方式对超声波反应器内的空化强度具有重要影响,通过数值模拟分析方法可对不同的换能器分布进行最优化分析,从而确定出最佳的换能器分布方式。     

活动导叶分布圆直径对混流式水轮机水力性能的影响

对于混流式水轮机,活动导叶与固定导叶以及转轮的相对位置直接影响导水机构和转轮内部流动,对水轮机安全、稳定、高效运行起到重要作用。采用商业软件ANSYS CFX 16. 0对某电站水轮机模型机全流道进行三维数值模拟计算,提出了5种活动导叶分布圆直径方案,分析不同方案下水轮机的外部能量特性与内部流场,寻找活动导叶安放的最佳位置。结果表明:适当增大活动导叶分布圆直径,可以有效改善叶片吸力面的低压区,降低活动导叶流域内水流的最大速度,改善转轮进口水流角,同时减小导水机构与转轮的水力损失。小流量工况下,D_0/D_1增大0. 031,水轮机效率提高了5. 28个百分点;设计工况与大流量工况下,活动导叶分布圆的变化对水轮机效率的影响相对于小流量工况较小,最高效率与最低效率的差值分别为0. 17%与0. 48%。因此,在一定范围内改变活动导叶的分布圆直径具有可实施性,对水轮机的优化设计有一定参考价值。     

跨度对山地日光温室性能的影响

研究跨度对山地日光温室的性能、辣椒果实生长、辣椒产量以及经济效益的影响,具有重要价值。为此,对以丘陵山地为主的延安市安塞县越冬种植辣椒的9m、10m、11.5m这3种跨度山地日光温室的温度、相对湿度、光照、地温波动幅度、后墙均温等参数进行监测,通过对比分析来研究跨度对山地日光温室性能影响,同时监测了不同跨度山地日光温室中辣椒果实生长及产量情况。结果表明:10m跨度山地日光温室的平均气温以及典型天气气温最高,空气湿度最小,光照强度最好,平均土壤温度最佳且波动幅度较小,后墙均温最高,果实生长情况最理想、产量最高,经济效益最佳。由此证明,10m跨度日光温室是适宜安塞地区的地理环境和气候条件的温室类型。     

阀体间隙对球阀性能和内部流场分布的影响

为了研究阀体间隙对于管道球阀性能和内部流动特性的影响,基于有限体积法和标准k-ε湍流数值模型,对管道球阀含有间隙和不含有间隙的流道模型进行三维数值模拟计算. 结果表明:无论是含有间隙和不含有间隙的管道球阀流道模型,球阀的流量系数特性、阻力系数特性、空化系数特性,都是在球阀开启角度40°~50°时发生转变; 此时,截面YOZ压力存在压力局部位置较大的集中区域以及旋涡分离现象,会形成2个大小基本相同且对称分布的旋涡. 含有间隙的球阀模型,阀体间隙影响管道下游的流动分布(压力分布、速度分布以及涡分布),流动更加复杂. 同时,阀门开度对阀门过流截面上的压力分布也有一定的影响. 在进行球阀性能精确预测时,不可以进行简化处理,必须考虑间隙对球阀性能和内部流场分布的影响.     

出口环量分布对泵诱导轮性能的影响

为减少对经验参数的依赖性,在诱导轮设计过程中引入出口环量分布规律来控制叶片不同叶高处安放角,根据3种不同函数表达式的出口环量分布,设计了3种不同类型的诱导轮,并通过数值计算的方法,研究了出口环量分布对诱导轮性能的影响.水力设计结果表明：出口环量分布规律可作为诱导轮设计的控制参数,它直接影响诱导轮的包角大小和叶片长度.数值计算结果表明：减小轮毂侧环量,增大轮缘侧环量,可防止叶片轮毂因安放角过大而扭曲严重,进而提高叶片水力效率;同等流量下,二次递增型诱导轮扬程最高,有利于提高离心轮的抗汽蚀性能;二次递增型诱导轮综合性能最好,而线性递增型诱导轮综合性能最差;水平型诱导轮内部流场最稳定,但进口轮缘处有较强旋涡产生.因此,在诱导轮设计过程中,选用二次递增型出口环量分布较为合理.     

潜水搅拌机分布对污水处理池搅拌效果的影响

为研究潜水搅拌机的分布对污水处理池内搅拌效果的影响,采用三维建模软件 Pro／E建立实体模型,利用ICEM大型软件对污水处理池进行非结构化四面体网格划分,在 Fluent 63计算流体力学软件平台上,采用动坐标系技术、RNG k-ε湍流模型和PIOS算法,对潜水搅拌机搅拌的污水处理池进行数值模拟,分析全池内流体的宏观流场与各截面速度流场分布,考察各潜水搅拌机的效率,同时对污水处理池内的流体平均速度及搅拌面积率进行了研究．计算结果表明:优选方案H中,3个潜水搅拌机转速为1 200 r／min,安装角度分别为45°,30°,30°,其搅拌面积率超过90％．在3个潜水搅拌机搅拌下,污水处理池内流体形成连续循环水流,搅拌充分,平均流速在0.3 m／s左右,符合潜水搅拌机工作要求．利用此方法,可为潜水搅拌机的实际工程应用提供参考依据．     

载荷分布对导叶式混流泵水力性能影响

基于三维反问题原理,分别针对导叶式混流泵叶片及导叶特征载荷分布,结合CFD数值模拟,以水力效率为目标参数,找出相对最优载荷匹配形式,将定常湍流计算结果作为非定常湍流计算的初始流场进行非定常数值计算.结果表明,当特征载荷位于叶道中间略偏向进口处时,水力效率最高,优化后的模型整体水力效率较原始模型提高了3.56%,导叶内部流动均匀性有所提高,叶轮出口处的射流-尾迹现象得到改善.非定常结果表明,叶轮进口处压力脉动幅值最大,对机组整体运行稳定性影响最大,通过反问题设计的模型在叶轮进口压力脉动幅值及导叶出口等处压力脉动幅值均有一定改善,有助于提高机组运行稳定性.     

压实对土壤应力分布的影响仿真分析

机械土壤压实是保护性耕作急需解决的难题之一,了解压实土壤内部应力分布是减轻机械土壤压实的关键研究之一.采用离散单元法对车轮土壤压实过程进行了仿真模拟,结果表明:压实后不同耕深的土壤硬度增大,随深度变化明显,且随着土壤压实次数增多,土壤颗粒接触力增大,纵向影响域加深;车轮前3次通过,土壤硬度增加趋势明显,超过3次后土壤硬度虽有增加,但是增加程度不明显,层深为15 cm时,压实3次的土壤硬度相比没压实的增加了155.2％,而压实6次比压实3次仅增加了22.9％.研究成果对田间耕作管理措施的制定以及行走机构的优化设计提供了参考.     

回流孔径对磁力驱动离心泵内部流动的影响分析

为研究回流孔径变化对磁力驱动离心泵内部流场及水力性能的影响,分别以6、8、10 mm等3种不同回流孔径的磁力驱动离心泵模型,通过定常、非定常以及流热耦合等数值计算与外特性试验相结合的方法,开展了回流孔径变化对磁力驱动离心泵外特性、内部流场、温度场以及压力脉动特性的影响规律研究。结果表明,(1)回流孔径的变化对磁力驱动离心泵的扬程、效率及泵内部流场的影响较小,其中随着回流孔径的增大,磁力驱动离心泵扬程及效率呈下降趋势;(2)回流孔径的变化对冷却循环流道内的流场、温度场以及压力脉动性能的影响较大,其中随着回流孔径的增大,冷却循环流场内的压力分布逐渐减小,湍动能分布呈增大的趋势,冷却循环流道的冷却效果逐渐变强,另外回流孔径变化对传播进入冷却循环流场的压力脉动强度影响较小,对冷却循环流场内的压力脉动衰减速度影响较大。综上可知,回流孔径变化对泵内流场的影响较小,对冷却循环流道内的流动特性影响较大。     

刀-屑摩擦对残余应力分布影响的模拟分析

刀-屑之间的摩擦对金属切削成形表面的残余应力有显著的影响。金属切削过程的有限元模拟,摩擦建模是关键问题之一。传统的研究方法一般采用平均摩擦因数,与实际情况不符,使模拟失真。本文提出多项式摩擦模型,对刀-屑接触表面进行较为真实的模拟,并把结果与平均摩擦因数法作了比较,同时分析了不同摩擦模型对残余应力的影响。     

不同干密度下黄土孔隙分形特征及其对基质吸力的影响

基于分形几何学方法建立了土体孔径分布的描述,并结合Young-Laplace理论提出了考虑孔隙分形特征的非饱和土基质吸力模型。针对陕西地区的黄土收集了不同干密度的土水特征曲线并分析了干密度对孔隙分布特征及基质吸力的影响。结果表明：黄土孔隙具有明显分形特性,可采用Menger海绵体分形模型良好描述。模型孔隙特征参数分析发现随着干密度增大,分形维数D近似线性增大,而最大孔径L呈幂函数减小;通过函数拟合,进一步建立黄土孔径分布与干密度的特征关系,进而实现了对不同干密度下的黄土基质吸力快速预测。     

喷嘴直径对离心泵自吸装置性能的影响

介绍了离心泵自吸装置中喷嘴的设计方法,设计了3种不同出口直径的喷嘴.基于FLUENT软件采用欧拉多相流模型模拟了喷嘴和气液混合管内部的气液两相流动,得到了喷嘴和气液混合管中间断面的动压分布和气液混合管4个断面内气相密度分布随喷嘴直径变化的规律.内部流场分析表明,喷嘴直径的增大有利于提高自吸装置的气液混合性能.同时,测试了喷嘴出口直径变化对自吸高度和自吸时间的影响.试验结果表明,随着喷嘴出口直径的增加,自吸装置的自吸高度明显增大,自吸时间显著缩短.     

基于高速图像的雾滴尺寸分布统计与运动分析

针对植保机械雾滴尺寸分布统计及运动分析方法存在的不足,提出了利用高速摄像机结合数字图像处理技术对雾化场的空间雾滴尺寸分布和雾滴的运动进行分析的方法。实现了空间雾滴尺寸分布的快速统计分析,避免了对雾化场的干扰。利用图像序列中的时间差信息对雾滴在水平和垂直方向上的速率进行了分析,为进一步分析雾滴的沉降及漂移特性提供了有效方法。     

渗蚀过程中孔结构参数对细颗粒流失的影响

利用核磁共振监测了渗蚀过程中孔隙分布的演变规律,并通过自编程序测量了流失细颗粒的粒度分布,最后,基于灰色系统理论讨论了孔结构参数对细颗粒流失的影响.结果表明,初始细颗粒百分数越小的试样渗蚀越严重.水力梯度恒定时,累计细粒流失百分比随时间呈指数增大,渗蚀过程可分为发展、缓蚀和平衡阶段.细粒对渗蚀的敏感性随粒径的减小而增强,而表面形态对细颗粒运移的影响程度随粒径的减小而减小.渗蚀过程中土-水相互作用的强度与细颗粒百分数和水力梯度分别呈正相关关系.总体而言,收缩尺寸分布的连通性和非均质性逐渐增强,复杂程度逐渐减弱,等效开口尺寸逐渐增大.孔结构参数对颗粒流失的影响程度从大到小依次为分形维数、不均匀系数、控制收缩尺寸、最可几孔径.     

含盐土壤不同作物根系分布对水盐分布的影响

以相同含盐水平农田种植的紫花苜蓿与玉米为研究对象,研究根系分布变化对水盐分布的影响,为盐渍化土壤紫花苜蓿合理化种植提供参考.结果表明:整个生育期0~100 cm苜蓿平均土壤含水率显著低于玉米,深层60~100 cm土壤平均含水率比玉米低1.98%,其有效利用深层水分.土壤平均储盐量随时间上下波动逐渐减小,二者盐分分布规律不同,苜蓿8月前后浅层土壤盐分均匀分布,玉米主要体现在8月后期.苜蓿脱盐率显著高于玉米,生长后期苜蓿深层根系占比增大,根系分布密集土层,脱盐效果明显.苜蓿细根根长密度与HCO₃^-呈正相关关系,HCO₃^-随根长密度增大而增大,土壤中HCO₃^-可减缓K⁺+Na⁺,Cl^-增加,使作物土壤达到降盐效果.     

土钉设置参数对边坡稳定性影响规律分析

在土钉支护边坡的工程中,土钉布置参数对边坡的支护效果有着重要的影响.通过Plaxis有限元程序,分析了土钉长度、土钉植入边坡的高度以及土钉间距对边坡安全系数的影响.通过分析结果表明,当土钉长度增加或土钉间距减小时,边坡安全系数增大;土钉植入边坡底部比土钉植入边坡中部或上部更能提高边坡安全系数.并且在分析的基础上,提出了一种综合考虑土钉布置参数的土钉布置方式,以期对土钉布置设计提供建议和参考,以取得较好的经济性和安全性.