圆管突然扩大与突然缩小的局部水头损失系数的研究

采用RNG k-ε紊流模型,对Re4 400时圆管中突然扩大和突然缩小的局部水头损失进行数值模拟;并与实验值进行比较。结果表明:模拟得到的测压管水头差与实测值吻合较好,局部水头损失系数的相对误差较经验值的相对误差小;圆管突扩与突缩的局部水头损失系数与雷诺数的对数呈良好的线性关系。随雷诺数的增大,局部水头损失和突扩局部水头损失系数逐渐增大;而突缩局部水头损失系数呈减小的趋势。对工程实践中水利工程的设计有重要的指导意义。     

一种计量稠油中油气水三相流的方法和装置研究

油田现场稠油井黏度大、流动性差,传统的分离计量方法很难对其准确计量;另外,稠油油井的流量范围较宽,每天产油量可以从几桶到1 000多桶,可以从不含气到含气率高达80%,一般计量设备难以覆盖这样的井况条件。为了解决这些难题,研究了一种计量稠油中油气水三相流的方法,可以适应较宽的油井产量范围,该方法包含一个文丘里流量计、双能伽马传感器和配备差压传感器的小型分离器。当稠油多相流流量较高处于文丘里流量计的计量范围内时,采用文丘里流量计和双能伽马传感器来测量稠油中的油气水流量,同时考虑低雷诺数流动条件下对文丘里流出系数的实时动态计算,建立了适当的模型。当稠油多相流流量处于文丘里流量计的下限或呈间歇流时,利用小型分离器内累积的液相差压对液相进行称重式计量,结合伽马传感器测得的相分率,可得油气水流量。该方法利用伽马射线技术测量稠油的相分率,使得稠油的相分率计量更精确,不受稠油形态的影响;同时,结合准确的称重计量原理,真正实现了对稠油进行油气水三相的在线实时计量。实验结果表明,液相流量、含水率、气流量标准偏差分别为4.2%、1.5%、6.3%。     

文丘里法管道煤粉流量测量的实验研究

通过实验确定了用文丘里(Venturi)法测量煤粉流量的可行性。根据实验数据,得出了3种不同管型参数、固气比Z和气体速度u与差压Δp1m、Δp2m的关系,从物理意义上分析了上述关系的合理性,并进一步分析了气固两相流流经文丘里管产生压力损失的机理。从测量精度、重复性和压力损失等方面对3种不同的文丘里管进行了比较研究,得到了设计文丘里流量计的基本方法。在实验的基础上,标定了3种文丘里流量计的系数。实验表明,管径比为0.71的文丘里管测量煤粉流量的最大误差不超过5%。     

文丘里法管道煤粉流量测量的实验研究

通过实验确定了文丘里法测量煤粉流量的可行性。首先根据实验数据,得出了3种不同管型参数、固气比Z和气体速度u与差压Δp1m、Δp2m的关系,从物理意义上分析了上述关系的合理性,并进一步分析了气固两相流流经文丘里管产生压力损失的机理。然后从测量精度、重复性和压力损失等方面对3种不同的文丘里管进行了比较研究,得到了设计文丘里流量计的基本方法。最后,在实验基础上,标定了3种文丘里流量计的系数。实验表明,管径比为0.71的文丘里管测量煤粉流量的最大误差不超过5%。     

文丘里计测量气—固两相流测量的实验和数值计算

给出可用文丘里计测量气-固两相流流量的实验和数值计算的结果,发现了进口与喉口以及喉口与扩张段之间的压差灵敏度是确定载荷比和气体流量的主要参数,压降可被守恒变量和源项模型预测,并与实验值相吻合,文丘里计有可能作为测量气-固混合物在一相流量的一种手段,     

基于Hugoniot关系的气举阀气嘴流动性能分析

气举阀是气举采油关键部件,气嘴流动性能是影响气举系统效率的重要因素,通过CIPT实验的方法,优选合适的气举阀气嘴形状,结合数值模拟方法确定气嘴内部流动性形态、气嘴内部激波面产生位置和两侧物理参数变化规律,并对实验数据与数值模拟结果进行了对比分析.研究结果表明:文丘里气嘴注气比圆台气嘴和圆柱气嘴更稳定,文丘里气嘴的临界流量对应压力比为0.92,圆台气嘴的为0.82,圆柱气嘴的为0.78;在高压实验条件下,气举阀气嘴中会产生激波面,经过激波面后速度降低、压力升高,变化关系满足Hugoniot关系推导式;圆台气嘴与文丘里气嘴相比,激波面产生的位置更靠近入口,产生的激波强度也更高.     

在线监测系统中音速喷嘴的数值模拟分析

为提高在线监测系统(CEMS)中音速喷嘴的计量精度，通过纯气体组分条件下圆环形喉部音速喷嘴的数值模拟研究，建立了关于流出系数与扩散段参数、气体种类以及雷诺数关系的BP神经网络模型，分析了临界背压比与喉部雷诺数的关系，预测了CEMS音速喷嘴的流动特性，并与实验结果进行对比.结果表明，BP神经网络方法与数值模拟方法均可对喷嘴流量进行合理预测，最大误差仅为1.004%.当喷嘴喉径由0.143 2 mm增加至0.350 2 mm时，临界背压比较数值模拟值降低约20%.BP神经网络模型可以快速有效地预测CEMS音速喷嘴采样流量，当雷诺数大于4 000时临界背压比显著下降.     

基于长喉径文丘里管的双差压湿气流量测量

为实现湿气气液两相流量的在线非分离测量,提出一种基于长喉径单文丘里管的双差压湿气流量测量方法．通过理论分析和实验研究,揭示了湿气液气质量比和气相流速与长喉径文丘里管收缩段差压、扩张段差压之间存在一定的内在变化规律及物理本质．为有效提高测量精度,针对传统虚高模型的缺陷,提出了虚高模型的优化原则．建立了基于单文丘里管的气液两相测量模型,并通过迭代运算实现了气液两相流量的分相测量,对于压力P为0．10—0．16MPa,气相弗劳德数0．4～0．7,液气质量比0～1范围内,气相流量测量的相对误差优于±3％,液相流量测量的满度误差小于±10％．     

压力补偿灌水器分步式CFD设计与实验研究

为提高压力补偿灌水器的设计精度和研发效率,提出了一种压力补偿灌水器分步式CFD模拟方法。基于CAD建模、CFD分析软件Fluent和有限元分析软件An-sys,该方法可实现灌水器设计模型水力性能的模拟。采用这种方法,设计了一款直径12mm的圆柱压力补偿灌水器,并对其水力性能进行了模拟,得到了灌水器的预测压力-流量曲线。利用光固化快速成型技术制作出了实验样品,进行了水力性能实验,得到了灌水器的实验压力-流量曲线。通过对分布式CFD模拟结果和水力性能实验结果的比较,发现模拟得到的预测压力-流量曲线与水力性能实验得到的实际压力-流量曲线在50～150kPa范围内吻合得较好,在150kPa以上范围内存在一些偏差。详细分析了产生这些偏差的原因,提出了改善分布式CFD模拟的方法。     

彭家道口分洪闸渗流观测成果分析

本文以彭家道口多年测压管观测成果为依据,对2003年至2009年时段中常规测压管观测成果进行分析,采用最小二乘法对数据进行线性拟合,得到各年份的测压管水头差与水闸上下游水位差二元一次回归方程。分析结果显示,上下游水头差和上下游测压管水位差之间线性关系明显,与渗透压力分布理论一致,说明闸基防渗设施及排水设施工作状况良好;水闸底板部位的基础保持平稳;2#和13#闸墩的测压管运行灵敏度较低。分析结果为水闸的安全调度运用提供了理论支持。     

水在螺旋盘管内的换热及压降特性研究

螺旋盘管及螺旋套管换热器因其优越的结构特性和高效的换热效率,在制冷、空调、热泵、化工等领域内都得到了广泛应用,研究水在这类换热器中的对流换热与压降具有重要的实用价值。文中对水在4种不同结构参数的螺旋盘管换热器内的换热及压降特性进行实验研究,工况范围:Re为4 000~9 000,水的体积流量为200~350 L/h,加热功率为80~350 W.实验结果表明:水的平均换热系数与压降均随Re的增加而增大,相同Re时,最大平均换热系数出现在SC型螺旋盘管中,这是因其最小的弯曲半径所致;水在BE型螺旋盘管内的压降最大,SC型次之,这是因管长与弯曲半径共同影响所致。平均换热系数随加热功率的增加而增大,相同加热功率时,水在SC型螺旋盘管中的换热系数最大,BE型始终大于SE型,而BC型随水流量的不同而异。实验结果与计算结果的比较表明:螺旋盘管的换热强化作用随Re增大而逐渐减弱,在4种螺旋盘管中,SC型具有最佳的换热强化效果,这一结果与实验结果相吻合。研究结论为螺旋盘管及螺旋套管换热器在诸多领域内的应用提供了参考依据。     

不同截面微通道中流动阻力特性

实验研究了微通道内去离子水的流动阻力特性,微通道当量直径范围De=0.210～1.069mm,雷诺数范围Re=102～104,截面形状分为矩形、半圆形及三角形.通过测量微通道沿程压降及出、入口局部压降随流量变化关系,获得了沿程阻力系数及局部阻力系数.结果表明:当截面形状相同时,摩擦阻力系数随着当量直径的减小而降低;当量...     

汽液两相流激波升压过程的实验研究

在不同的混合腔喉部直径，喷嘴前蒸汽压力，进水流量下，实验研究了汽液两相流激波升压装置的特性，实验结果表明，汽液两相流激波升压的最大无量纲升压系数为2．4；混合腔喉部趱戏增大，其升压效果下降；引射率及蒸汽压力增加，其无量纲升压系数都将增大，这些结论对汽液两相流激波升压装置的进一步研究及应用具有一定的意义。     

贯流风机结构参数及工作特性的关联

利用计算流体力学方法对贯流风机内部气体流动进行了数值模拟，研究了贯流风机的流动状态和结构参数变化对其产生的影响．分析了蜗舌间隙、进口角、蜗壳间隙、蜗舌位置角、出口角变化与贯流风机进、出口流速间的关系，从中寻找出结构参数变化对贯流风机流场影响的规律．通过计算分析，确定了不同工况下贯流风机进、出口角的最佳范围以及最佳蜗舌间隙的选取方法．将模拟计算结果与实验结果进行了比较．结果表明，数值模拟的结果与实验结果基本吻合．     

用于管道煤粉流量测量的文丘里管型设计及优化

为准确测量电站管道煤粉流量,设计了一种基于文丘里(V en turi)法的煤粉流量计。首先采用气固两相流数值模拟的方法,研究不同管型参数对文丘里法测量管道煤粉流量的影响,发现管型参数是影响稀相气固两相流测量结果的关键因素,并由此提出了文丘里管型设计的优化原则。然后从提高测量精度和保证测量稳定性2方面出发,对文丘里流量计进行了设计优化,获得了3种文丘里管的管型参数,可为管道煤粉流量测量的试验研究提供参考。     

用于管道煤粉流量测量的文丘里管型设计及优化

为准确测量电站管道煤粉流量,设计了一种基于文丘里法的煤粉流量计。首先采用气固两相流数值模拟的方法,研究不同管型参数对文丘里法测量管道煤粉流量的影响,发现管型参数是影响稀相气固两相流测量结果的关键因素,并由此提出了文丘里管型设计的优化原则。然后从提高测量精度和保证测量稳定性两方面出发,对文丘里流量计进行了设计优化,获得了3种文丘里管的管型参数,可为管道煤粉流量测量的试验研究提供参考。     

文丘里高压湿气测量虚高特性数值模拟

给出一种高压条件下文丘里湿气虚高的预测方法．该方法基于计算流体动力学离散相模型,对标准文丘里（直径比为0．55,口径15．24cm）虚高特性进行数值模拟．仿真流体介质为氮气和煤油,工作压力为2MPa、4MPa和6MPa,气相流量为400m3／h、600m3／11、800m3／h和1000m。／h,液相流量范围在0～65．11m2／h之间．数值模拟实验虚高预测结果与英国国家工程实验室高压实流实验数据进行比较,虚高预测值的最大相对误差为5．14％,平均相对误差小于2．8％．同时,将TJU-CFD仿真模型与Steven等7个经典模型的气相流量预测能力进行了比较,在3个压力下．仿真模型依次排序为第2、第4及第3位,最大相对误差小于7．5％,平均误差为2．5％．     

进鱼口水深不足时竖缝式鱼道水力特性及进出口允许最大水深差

为研究竖缝式鱼道进鱼口水深不足时鱼道进出口允许最大水深差，构建了鱼道整体数学模型，对鱼道流速、流态、水面线等进行了数值模拟分析。结果表明：当进鱼口水深不足时，上游段水深与出鱼口水深一致，流速稳定；中间段水深开始缓慢下降，流速逐渐变大；下游段水深急剧下降，流速迅速变大，在进鱼口处出现跌水，流速出现最大值。当鱼道坡度相同时，出鱼口水深与进出口允许最大水深差呈线性关系，出鱼口水深越大，进出口允许最大水深差越大；当出鱼口水深相同时，鱼道坡度与进出口允许最大水深差也呈线性关系，鱼道坡度越陡，进出口允许最大水深差越小。     

19．6μm内径的微石英管内部流动与传热的实验研究

采用实验方法研究了去离子超纯水流过内径为19．6μm的微管过程中的流动与换热特性。通过测量蒸汽加热的微管进出口的压降以及温度,得到了微管内去离子水流动的摩擦系数和Nu数,并对结果进行了分析。研究结果表明,在粘性耗散效应以及双电层效应的综合影响下微管内的摩擦系数要高于Hagen—Poiseulle理论值;而由于受流体热物性变化以及共轭传热的影响,当Re数小于400时实验测得的Nu数要低于经典层流管流的理论值。