基于混相模型的明渠高含沙流动底部边界条件适用性比较

由于高浓度悬浮泥沙会显著改变明渠底部的流动特征,明渠高含沙流动的数值模拟需要考虑泥沙对底部边界条件的影响。该研究基于水沙混相模型研究了不同底部边界条件对明渠高含沙流动数值模拟的影响,引入5种底部边界条件,包括给定流速的第一类边界条件、给定流速梯度的第二类边界条件、标准壁函数以及两种分别改进紊动能和紊动能耗散率的第二类边界条件,并研究了各底部边界条件对流速、紊动能、涡粘系数和泥沙浓度的计算结果的影响。结果表明,在多种含沙条件下采用第一类边界条件、标准壁函数和改进紊动能的第二类边界条件的计算结果能保持较高的准确性,流速和泥沙浓度的平均相对误差分别小于5%和10%;第二类边界条件和改进紊动能耗散率的第二类边界条件仅适用于低含沙条件,在高含沙条件下会造成较大的计算误差;第一类边界条件和改进紊动能的第二类边界条件需要根据试验数据校正模型系数,由于工程流动较为复杂,通常难以提供全面的试验数据用于系数校正,因此它们在工程计算中应用范围有限;标准壁函数无须校正系数并自动调整底部边界的流速和紊动能,能够适应多种含沙条件,适用于引黄灌溉工程中渠道输水、泵站淤积等问题的数值研究。     

丁坝对弯道水流紊动的影响

根据RNG k-ε湍流模型及Reynods方程,利用VOF法追踪自由表面,有限体积法离散求解,建立了相应的概化模型,通过数值模拟的方法研究了不同角度下,丁坝对弯道水流特性的影响。重点分析了丁坝对弯道水流横向水面超高和流速场的影响。结果表明,在丁坝影响下,弯道水流横向水面横比降计算公式需要进行修正,应当考虑到丁坝对河道的束窄、丁坝尺寸和弯道角度等综合因素的影响。该研究为进一步深入探讨弯道水流特性奠定了基础,也为相关的工程实践提供了参考。     

施硅对夜间增温条件下水稻生长和产量的影响

通过大田试验研究了施硅对夜间增温条件下水稻分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期植株分蘖数、叶面积指数、生物量和产量的影响。夜间增温设常温对照（CK）和夜间增温（NW）两个水平;施硅量设不施硅（Si0）和施钢渣硅肥（Si1,200kgSiO2·hm-2）两个水平。结果表明：（1）水稻冠层和5cm土层全生育期夜间增温处理平均温度分别提高1.21℃和0.41℃,夜间最低温度分别提高1.21℃和0.62℃,夜间最高温度分别提高1.20℃和0.28℃。（2）夜间增温使水稻成熟期植株分蘖数、叶面积指数、地上部生物量、地下部生物量和产量较对照分别减少10.81%、5.65%、8.20%、3.29%和4.45%;施钢渣硅肥可使各项指标较对照分别增加16.22%、11.18%、14.16%、6.51%和22.10%;夜间增温下施硅比不施硅各项指标分别增加16.67%、11.71%、12.56%、6.74%和20.90%。（3）与对照相比,夜间增温使水稻有效穗数、每穗实粒数、千粒重和结实率分别减少2.66%、12.72%、1.53%和2.06%;施用钢渣硅肥可分别较对照增加6.91%、15.49%、2.00%和4.48%;夜间增温下施硅比不施硅各项指标分别增加4.37%、22.50%、2.15%和3.31%。研究认为,施硅对夜间增温条件下水稻生长有显著影响,对产量的影响主要通过影响有效穗数和每穗实粒数实现。     

施硅对夜间增温条件下水稻叶片生理特性的影响

通过大田试验,研究施硅对夜间增温条件下水稻分蘖期、拔节期、灌浆期、成熟期叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)及胞间CO_2浓度(C_i)的影响。夜间增温设常温对照(CK)和夜间增温(NW)2个水平;施硅量设Si0(不施硅)和Si1(钢渣硅肥,200kg SiO_2·hm~(-2))2个水平。结果表明:(1)夜间增温可使水稻冠层和5cm土层温度升高,水稻冠层和5cm土层全生育期夜间平均温度分别提高1.21℃和0.41℃;(2)夜间增温处理可使生育期内水稻叶片P_n、T_r、G_s比对照分别下降11.0%、9.0%和20.2%,C_i比对照增加1.2%;施加钢渣硅肥处理可使叶片P_n、G_s比对照分别增加16.1%和25.8%,T_r、C_i比对照分别降低11.0%和2.0%;夜间增温条件下施硅比不施硅水稻叶片P_n、G_s分别增加22.0%和33.6%,T_r、C_i分别降低7.7%和2.3%。研究认为夜间增温降低了水稻叶片P_n、T_r、G_s,增加了C_i。施硅通过显著提高水稻叶片P_n、G_s,降低T_r、C_i,缓解了夜间增温引起的抑制效应。(3)夜间增温和施硅两种处理对水稻叶片叶绿素含量(SPAD值)影响不显著。夜间增温使叶片SPAD值平均下降3.0%;施硅使叶片SPAD值增加4.7%;夜间增温下施硅比不施硅叶片SPAD值增加5.7%。     

旋风分离器内生物质焦油湍流特性的数值模拟

针对旋风分离器去除生物质热解气化产生燃气中的焦油液滴问题,利用雷诺应力湍流模型（RSM）模型和DPM模型对旋风分离器内部的三维强旋转湍流场进行了数值模拟,获得了内部流场的等动压、湍流动能、湍流强度、湍流黏度、速度矢量的分布云图,分析了旋风分离器内各主要因素对焦油分离的影响,为提高旋风分离器除焦效果提供了改进与优化依据。     

夜温升高对云南省高海拔烤烟理化特性及产、质量的影响

以‘云烟87’和‘K326’为材料,采用大田试验,研究了夜间温度升高对云南省高海拔不同烤烟品种烤后烟叶物理特性及常规化学成分、Cu、Zn、Fe、Mn含量和经济性状、感官评吸质量的影响,旨在探讨温度对烤烟理化特性及内在品质的影响,为云南省烟区烤烟风格特色的形成机理研究提供理论依据。试验采用单因素随机区组设计,设置2个温度处理:1夜间保温,每日18:00—次日6:00大棚封闭升温,试验期间大棚内夜间平均温度为16.7℃;2自然夜温(对照),试验期间夜间平均温度为15.5℃。研究结果表明:1)夜温升高使‘K326’和‘云烟87’上部叶长宽、下部叶叶长,‘K326’上部叶单叶重和平衡含水率、中部叶单叶重均显著增加;‘K326’中上部叶、‘云烟87’中下部叶叶片厚度以及‘K326’各部位、‘云烟87’上部位叶片含梗率均显著降低。2)‘K326’中上部叶总糖、还原糖、总氮,‘云烟87’各部位叶总氮、钾均较对照显著增加;同时使‘K326’中上部叶烟碱和钾、下部叶总氮,‘云烟87’上部叶总糖、还原糖和烟碱及中部叶烟碱和下部叶总糖、还原糖均显著降低。3)‘K326’上部和下部烟叶Zn、Cu含量较对照显著降低,Fe、Mn含量较对照显著提高;‘云烟87’上部叶Zn、Cu、Fe、Mn含量较对照均显著提高。4)‘K326’产量、产值、均价、上等烟比例分别较对照增加252.5 kg·hm-2、7 290元·hm-2、1.7元·kg-1、6.54%;‘云烟87’分别增加100.5 kg·hm-2、5 315元·hm-2、2.1元·kg-1、4.65%。综上所述,夜温升高可以显著改善云南省高海拔地区烤后烟叶的物理特性,内在化学成分趋于协调,产值产量显著增加,烟叶工业可用性进一步提升。     

图像粒子测速技术测量软性磨粒流流场

软性磨粒流超精密加工方法已被应用于模具细微结构化表面的光整加工中,湍流形态下的软性磨粒流具有最佳加工效果,所以需要对软性磨粒流的流场形态进行判断。以汽车模具中的结构化表面为研究对象,采用可实现k-ε模型对软性磨粒流进行数学描述,对软性磨粒流流场内的压力、速度、湍流耗散率以及不同阶段的运动轨迹进行数值模拟研究;基于粒子图像测速(particles image velocimetry,PIV)技术,搭建软性磨粒流流场测量试验平台,得到了流场内的颗粒分布、速度矢量以及流场涡量,并将观测结果与数值模拟结果进行对比分析。结果表明,数值模拟与流场观测结果一致,软性磨粒流流场符合湍流特征,利用该状态下的软性磨粒流对模具结构化表面进行超精密光整加工,加工后模具工件表面粗糙度达到27μm。     

下垫面条件对风沙活动层气流紊动性影响的风洞模拟

通过对尼龙网格状沙障(孔隙度30%左右)、戈壁、麦草沙障和流沙地表风沙流特性的风洞模拟实验,旨在探讨不同下垫面与气流的紊动性之间的关系,以及如何影响风沙流的结构和风沙活动层的风速廓线,从而对工程防沙的优化设计提供理论依据。研究发现,对于特定的下垫面,在不同风速下同一高度层含沙量具有很大的相关性。由此可见,气流的紊动性是决定风沙活动层沙颗粒浓度分布的主要指标,也是治理沙害的一个很重要的判据。     

管道进口空气吸入的临界水深试验研究

制作1∶3比尺的大小水槽模型,试验研究了灌溉管道进口空气吸入的形式及临界水深与管道流速的关系,得出空气吸入的形式及临界水深与水槽内水流的紊动状态有关,且临界水深随流速的增加而增加的结论。相似性分析表明,临界水深在流速较小时大致符合0.2次方准则,而当流速较大时接近流速一致准则。此外,还根据试验结果对日本有关最小水深标准值进行了讨论     

明渠壁面粗糙度突增对紊流流速及紊动强度影响的试验研究

对壁面粗糙度突增时的明渠紊流特性进行了试验研究。利用三维超声波流速仪,测量了粗糙度突增后,不同水深情况下明渠紊流的水流方向、横向和垂向三维瞬时流速。分析了粗糙度突增对明渠紊流的影响,得到了壁面粗糙度突增后,明渠紊流的时均流速分布特点以及水流方向、横向和垂向紊动强度的沿程变化特点。