基于稳定同位素的黄土塬区村庄涝池对地下水补给的定量分析

[目的] 定量研究黄土塬区村庄涝池对地下水的补给情况,为地下水资源持续利用提供理论依据。[方法] 通过测定长武黄土塬区村庄涝池和农田深剖面土壤湿度及土壤水氢氧稳定同位素组成,利用同位素示踪技术计算村庄涝池对地下水的补给量。[结果] ①涝池深剖面土壤水分平均值为25.5%,大于农田深剖面土壤湿度（20.6%）; ②涝池土壤水的δD值介于-117.83‰~-56.66‰之间,δ¹⁸O值介于-16.63‰~-7.72‰之间,农田土壤水的δD介于-81.76‰~-52.03‰之间,δ¹⁸O值介于-10.64‰~-6.35‰之间;与农田相比,涝池土壤水分受蒸发影响较小,同位素组成偏负,且变幅较大; ③涝池土壤水同位素剖面保留了较大降水事件的同位素信号,表明涝池水通过活塞流形式对地下水进行了补给,活塞流速度为0.26 m/d;在涝池集水区内,地下水年均潜在补给量为134 mm,占年降水量的23.1%。[结论] 黄土塬区涝池是地下水重要的补给来源。因此,应加强涝池保护、恢复和重建工作,确保该区地下水的持续补给和利用。     

基于 Mixture 多相流模型计算双流道泵全流道内固液两相湍流

采用Mixture多相流模型、扩展的标准k-ε湍流模型与SIMPLEC算法,应用计算流体力学软件Fluent对双流道泵全流道内的固液两相湍流进行了数值模拟,并将计算结果与清水单相流数值模拟及泵外特性性能试验进行了对比,揭示了不同粒径及颗粒体积浓度条件下双流道泵全流道内的固液两相流动规律.研究结果表明: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,但是随着颗粒浓度和粒径的减小,会出现颗粒向背面迁移的趋势;在蜗壳流道内,颗粒主要集中于靠近蜗壳出口侧的流道区域,颗粒运动轨迹紊乱,少部分颗粒脱离叶轮后能直接从蜗壳出口流出,大部分颗粒撞击蜗壳壁面,留在蜗壳内转动数圈才能流出;颗粒浓度变化对固相的离析作用影响相对较小;粒径变化对固相的离析作用影响较大,粒径越大,颗粒撞击点愈加集中于叶轮工作面,固相的离析作用越明显;相同体积流量下,泵进出口总压差随颗粒浓度和粒径的增加而减小.     

核电厂主冷却剂泵内插件清洗技术探讨与优化

为了去除长期运行后附着在主泵内插件表面的高放射性活化腐蚀产物,为主泵解体提供较低辐射的维修环境,采用稀释化学去污工艺对秦山一期核电厂两台主泵进行去污工作,经预氧化和还原两个过程,分别通过氧化三价铬氧化物及还原三价铁氧化物等,有效地溶解和去除内插件表面致密金属氧化物薄膜.实验结果表明,该方法对铁、铬、镍等主要金属氧化物洗...     

试分析水泵压力降与汽蚀余量的关系

试分析泵装置吸水侧的压力变化，根据其变化特点，进一步探讨泵内压力降与汽蚀余量的关系。     

自由活塞发动机的活塞运动规律优化与试验

为了提高四冲程、点燃式自由活塞发动机系统的输出效率,该文在分析其工作原理的基础上,设定边界约束和路径约束,建立了活塞运动规律优化模型。基于系统工作过程中活塞分阶段运行的特性,采用高斯伪谱法离散状态与控制变量,将活塞运动规律优化问题离散化为非线性规划问题,并结合序列二次规划算法求解最优化问题。仿真结果表明:采用分阶段的电磁力作用规律,优化活塞位移与速度曲线,可提高缸内气体对外做功能力与降低传热损失,使系统指示效率由41.0%增加到45.3%。同时由试验验证了所提出方案的可行性与有效性,试验中系统发电效率由28.8%提升到31.2%,系统性能明显提升。该文对此类动力装置的后续研究提供了参考。     

磁力泵冷却循环回路的设计及数值模拟

为避免磁力泵温升过高导致永磁体退磁及隔离套损坏,该文对磁力泵冷却循环回路的设计方法进行了探讨,采用ANSYS-APDL软件计算出了隔离套的涡流发热,根据热平衡确定冷却循环流量并设计了冷却循环回路。基于SIMPLEC算法和标准k-ε湍流模型,通过求解三维N-S方程及能量方程,对冷却循环回路内部流场及温度场进行了数值分析。从数值模拟可以看出,冷却循环回路内部流动为圆周运动和直线运动合成的螺旋运动。对比内循环、外循环2种方式表明,内循环方式隔离套底部温升最高、压力较低;外循环方式温度场分布较均匀,最高温升小于10 K,满足设计要求。在冷却循环流量相同的情况下,轴孔孔径在设计尺寸一定范围内波动对外循环方式的冷却效果影响不大,轴孔分别为3、4、5 mm,其最高温升分别为9.2、9.3、9.4 K并且分布基本相同。通过分析不同转速下冷却循环回路的流场、温度场,发现当内磁转子不转动时,流场最高温度达到了386 K,而随着转速的增加最高温度逐步降低,表明增加泵的转速能够促进不同流体层间的热量交换,改善冷却循环回路的冷却效果。该研究可为磁力泵冷却循环回路的设计提供参考。     

旋流泵无叶腔内部流场数值模拟

简要介绍了旋流泵国内外的研究历史和现状。对型号为WQX20-16-2.2的旋流泵内部流道进行了三维造型,应用非结构化网格生成技术,首次把旋流泵无叶腔和叶轮作为一个整体,对其内部三维不可压湍流场进行数值模拟。采用工程实际中广泛应用的湍流模型即基于雷诺时均方程和 双方程湍流模型,用SIMPLE算法来求解,给出了旋流泵无叶腔内部速度和压力分布图,并对计算结果进行了分析和研究。结果表明了旋流泵无叶腔内部流动确实存在较强的纵向旋涡和轴向旋涡,不仅验证了前人提出的流动模型的正确性,而且为今后进一步改进和完善旋流泵设计理论提供了一定的依据。     

低扬程泵装置流道损失试验研究与数值模拟

针对大型泵站常用几种进出水流道特点，对其损失进行了详细试验研究，并进行了部分数值模拟，结果显示数值模拟结果与试验结果较为一致。同时结果还表明，不同流道的水力损失特性有较大差异，最大出水流道损失可达最小进水流道损失的4～7倍。由此可进一步对流道结构进行优化，并可根据具体泵装置特点进行进、出水流道的不同组合，确保装置性能最优。     

潜水磨碎泵磨碎装置的优化设计与试验

为了提高无堵塞磨碎泵的水力性能及改善磨碎效果,在分析影响无阻塞潜水磨碎泵水力性能和磨碎效果的主要几何因素的基础上建立无阻塞潜水磨碎泵的优化方案,结合无堵塞潜水磨碎泵的使用特点,通过数值模拟软件ANSYS-CFX对无阻塞潜水磨碎泵优化方案进行模拟计算及改进,并通过样机试验对CFD模拟结果进行试验验证,结果表明:磨碎泵动刀盘刀头数目是影响泵水力性能的最主要因素,在保证磨碎效果的前提下,应尽量选用较少的刀头数目;动静刀盘间隙对泵外特性的影响是仅次于动刀盘刀头数目,随着间隙的减小,磨碎泵的水力性能下降明显,但磨碎泵的无过载性能有所提升。经综合分析,GSP-22型磨碎泵动刀盘刀头数目为2和动静刀盘间隙为1.5 mm时最优,同时兼顾了磨碎泵的水力性能和磨碎效果,为磨碎泵的优化设计提供参考指导。     

立式管道泵进水弯管和叶轮的参数化分析与验证

管道泵的肘形弯曲进口结构影响了叶轮的入流,导致管道泵内部流动特性复杂,整体性能下降。为了探究管道泵不同设计参数对内部流动的影响,该研究基于三维非定常雷诺时均Navier-Stokes方程,结合剪切应力传输模型对管道泵入流畸变特性展开了数值模拟,并进行了试验验证。同时,选取了进水弯管和叶轮的40个设计参数,使用拉丁超立方设计方法创建了300组设计样本,通过Pearson相关性分析,数值研究了进水弯管和叶轮的设计参数对管道泵效率、扬程及入流不均匀度的影响。结果表明：数值计算结果与试验结果的吻合良好,模拟方法具有较好的预测精度;进口流道内发现了伴有二次流涡对的流动分离区,且其内部流动分布不对称,在设计流量和小流量工况下,进口流道内部流动分别以反向涡对和回流旋涡为主;管道泵的性能与叶片安放角及叶片数显著相关。研究表明具有40°～50°进口安放角、20°～40°出口安放角及较大进水弯管长度的管道泵具有更好的性能和稳定性,此区间内的样本相较于原始模型效率平均提高了5%。研究结果可为管道泵的设计优化提供参考。