侧向折流器对侧空腔和底空腔掺气参数的影响

为深入研究突扩突跌掺气设施的掺气特性,在三峡工程深孔水工模型上对时均压强分布、掺气量、掺气浓度等进行了观测与分析。试验结果表明在侧墙形成4个区域,即:侧空腔区、压强骤变区、低压区和稳定区,侧空腔长度和侧墙时均压强均与折流器高度有关。在侧墙低压区有负压存在,其发生位置一般距孔口出口(等高程)约15m左右。在侧墙有少量掺气,掺气浓度在1.3%左右,掺气的主要原因是侧墙冲击点处产生的立轴漩滚对空气的卷吸作用。侧向折流器对掺气量有明显影响。侧、底空腔贯通时,侧空腔是一个重要的通气通道,是保证底空腔充分掺气的重要条件。此研究成果和结论可供突扩突跌掺气坎的设计和科研参考。     

侧掺气空腔长度计算

对泄水建筑物过流面进行掺气是一种有效的减蚀措施.采用常规的底部掺气设施后,泄水建筑物下游侧墙仍易发生空蚀破坏,其主要原因是边墙存在掺气盲区.在底掺气的基础上设置侧掺气坎,形成较小的侧空腔能明显提高下游近壁掺气浓度,有效消除原掺气盲区.影响掺气设施掺气效率的一个重要设计参数就是空腔长度,对侧空腔长度尚缺乏计算方法,它的形成机理与底空腔不同.本文笔者通过考虑影响侧空腔长度的结构参数和水力学参数,导出了一种近似计算侧空腔长度的计算方法.     

泄水建筑物中突扩突跌体型侧墙上的水力特性

为保证池水建筑物侧墙的稳定与安全,通过模型试验研究了突扩突跌体型的侧墙上的水力特性。采用比尺为1¨30的水工模型,在高流速条件下观测了侧墙水流流态、通气量、掺气浓度及时均压力分布。试验细部结构特征,发现侧空腔内的反射回漩流和突扩弧形面上的白色蚀带。侧墙等压线分析发现:侧墙水流冲击带是引发或影响各种侧墙水力特性的主导因素,冲击带水流向上游反射,缩小了侧空腔的有效通气面积;冲击带水流的折冲作用,可能诱发侧墙空化空蚀破坏。     

变坡处掺气坎空腔回水研究

采用断面模型试验研究了变坡处掺气设施的空腔回水问题、指出可能存在掺气挑坎临界高度,挑坎高度小于临界值,淹没水深与挑坎高度成正比关系,挑坎高大于临界值,淹没水深与挑坎高度成反比关系：可采用高跌坎间接提高底空腔进气口高度的方法消除或减轻空腔回水的不利影响;通过试验发现,坎前水深一定时,淹没水深与各水力参数基本成近线性规律变化．最后和整体模型试验结果进行对比,指出对空腔回水的研究不受比尺大小的影响．     

掺气坎射流空腔积水计算

采用力学分析的方法,从理论上建立了掺气坎射流空腔积水的方程式,结合考虑空腔内负压及运动液体所受离心惯性力影响的射流水舌下缘液体质点运动轨迹的微分方程,可以计算掺气坎射流空腔内的积水深度和净空腔长度,计算结果与实验值趋势一致,吻合良好,可供设计单位参考．与此同时,从理论上对掺气坎射流空腔积水的机理进行了初步探讨,对计算误差的产生原因进行了详细分析并提出了提高计算精度的下一步研究思路．     

掺气减蚀设施空腔回水问题的试验研究

通过掺气坎掺气试验,对小底坡明流泄洪洞的掺气坎下空腔回水问题进行了试验研究。结果表明:掺气坎后空腔回水的形成与空腔末端射流冲击角有密切关系。在试验条件下,约当θ>9°时,空腔回水开始出现。该冲击角实际上是各种水力、体型要素的综合反映。     

突扩突跌布置侧墙及底板脉动压力特征分析

为进一步研究突扩突跌体型的脉动压力和空蚀破坏,用三峡泄洪深孔突扩突跌掺气水工模型对侧墙和底板的水流脉动压力进行了详细量测,建立了压力脉动强度σ与壁面剪切应力的关系式。给出了侧墙和底板脉动压力强度系数K的表达式;侧墙冲击点处脉动压强偏离正态分布,底板脉压幅值是时均压力的35%~50%。通过时间积分比尺TE和空间积分比尺Lf的分析,发现侧墙冲击点处的TE值较大,相应的Lf值也较大,冲击点下游TE和Lf很快变小,其规律与频谱分析一致。水流冲击底板处,主频带窄,脉动压力强度大,时间积分比尺值和纵向积分长度比尺也较大。     

基于正交试验泄洪放空洞掺气坎特性数值模拟研究

在泄洪放空洞的设计中,通常会设置掺气坎达到掺气减蚀的效果.合理的掺气坎结构设计能够在掺气坎底部形成良好的掺气空腔.设计L16 (5⁴)正交数值模拟试验,通过试验结果可知,随着坎高、挑角、流量和下游坡度的增加以及上游坡度的减小,挑距、净空腔均增加,空腔形态明显优化.对于挑距,影响程度：下游坡度>坎高>水平挑角>来水流量>上游坡度;对于净空腔长度,影响程度：坎高>下游坡度>水平挑角>上游坡度>来水流量;对于回水高度,影响程度：坎高>来水流量>下游坡度>水平挑角>上游坡度.     

泄洪洞突扩突跌段空化特性的试验研究

结合九甸峡水利枢纽泄洪洞工程,在常压模型试验的基础上,通过减压模型实验,探讨了光滑壁面及存在多种尺度凸体时,弧形闸门突扩突跌段侧墙在各级水位及各种相似真空度下的空化特性。实验结果表明,侧墙压力分布特性类似于易于发生空化的反弧段,在清水区内空化特性对不平整度比较敏感,而掺气区域对空化噪声有很好的屏蔽作用。     

腔深对水中空腔流激振荡影响的实验研究

为探究腔深对水中空腔流激振荡的影响,设计了一种可连续调节深度的空腔装置,并在大口径循环水管路系统中开展低速空腔流激振荡实验.基于分别布置在空腔上游、腔底及下游三点传感器的脉动压力测量结果,分析水中空腔流激振荡随腔深的变化特征.结果表明:随着腔深的增加,空腔自持振荡频率有所降低,而振荡幅值有随腔深增大而增大的趋势,腔深对空腔流激振荡的影响主要体现于深长比1的浅腔流动;同时,空腔深度增加会使得空腔自持振荡更加稳定;可为进一步揭示不可压缩空腔流自持振荡和流激噪声机理提供参考.     

Comparison of Energy Dissipation with and without Aerators

Aeratorshavebeenwidelyusedinengineeringtopreventthecavitationerosioncausedbyhigh-velocityflow.Theroleofaeratorsisnotonlytoreducethecavitationandsedimenterosiondamagebutalsotodissipatetheflowenergy.Theenergydissipationofmultipleaeratorsismoreeffectivethanasingleaerator.Experimentalresultsinafree-flowingmodeltunnelfortheXiaolangdiprojectwereusedtoanalysetheenergydissipationofmultipleaeratorsinthreetestcaseswithandwithoutaeratorsandwithandwithoutairentrainedinthewaterflow.Theexperimentswerecarri…     

轴对称体的局部空泡流研究

在流体为无粘不可压和流动有势的假定下 ,研究了轴对称体的定常局部空泡流 .空泡尾流采用压力恢复模型 ,应用高阶有限元离散的边界积分方程方法 ,求解给定空泡数下的解 .探讨了空泡形状与空泡数的关系 ,以及尾流模型参数对结果的影响 .典型算例的计算结果与试验数据及其他数值结果吻合很好     

新型复合填充墙钢框架研究

首次提出了一种新型的空腔复合填充墙钢框架抗侧力体系.在试验研究的基础上,建立了该体系的恢复力特性模型,对影响空腔结构砌体填充墙钢框架抗侧力性能的因素进行了讨论.空腔结构砌块复合填充墙钢框架是一种新型的钢框架抗侧力体系,采用了空腔结构砌块复合填充墙后,钢框架的抗侧力刚度和延性均得到提高.空腔结构砌块复合填充墙具有较好的耗能能力,在结构弹塑性受力的初期阶段是结构耗能的主要途径.图5,参9.     

烟叶烘烤试验箱内流热场数值模拟与导流板参数优化

为了提高烟叶烘烤试验箱内流热场分布的均匀性,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)方法模拟了试验箱内挂满烟叶情况下的气流场和温度场,结合正交试验法探究了箱内导流板结构和布置位置对气流均匀性和温度均匀性的影响。结果表明：考虑交互作用下导流板角度(A)、导流板高度比(B)和导流板距离差(C)三个因子对试验箱内总均匀性影响的主次顺序为A×B>B>A×C>C>A>B×C,交互作用明显。使箱内总均匀性效果最佳的导流板参数组合为A2B1C2。加装最佳组合导流板的温度不均匀度相比无导流板的温度不均匀度降低了62%,速度不均匀度相比无导流板的速度不均匀度降低了68%,改善效果明显。研究成果在改善烟叶烘烤试验箱烘烤质量,提高烟叶烘烤效率以及保证良好烟叶烘烤工艺数据库的建立上具有重要意义。     

掺气减蚀槽的消能效果

试验证明设掺气槽后消能作用增加主要表现在：增加泄流沿程消能效果，降低挑流出口流速系数 值，挑距缩短，增加空中扩散消能作用，挑流水舌入池尺度加大，入池水流的能量集度减小。并首次提出了设掺气槽后消能作用增强的计算公式。     

偏转板伺服阀前置级结构参数优化研究

通过改变偏转板伺服阀劈尖高度和V形槽下端喷口的导流长度等结构参数,建立新的偏转板前置级模型,利用ICEM和FLUENT软件对前置级流场进行静态特性分析;对前置级流量曲线进行二次拟合,建立伺服阀系统数学模型,利用SIMULINK仿真模型进行动态仿真,分析偏转板伺服阀系统的动态特性,从而优化偏转板伺服阀前置级结构参数。结果表明,适当降低偏转板伺服阀劈尖高度,保持劈尖宽度不变,可增大偏转板伺服阀前置级的流量增益和提升伺服阀的响应频率;增加V形槽喷口的导流长度,会减小偏转板伺服阀前置级流量增益和降低伺服阀的响应频率。     

Shock wave diffraction and reflection around a dusty square cavity

The diffraction and reflection of planar shock wave around a dusty square cavity is investigated nuerically, which is embedded in the flat bottom surface of a two-dimensional channel, and the induced gas-particle twophase flow. The wave patterns at different times are obtained for three different values of the particle diameter. The computational results show that the existence of particles affects appreciably the shock wave diffraction and cavity flow.     

轻型木刚架抗侧力性能的参数研究

采用与4个足尺木刚架试验结果对比验证的有限元分析模型,分析研究4个不同类型木刚架的抗侧力性能.选用刚架的高度、角部钢条安装类型和位置变化、底梁板层数、覆面板竖向连接方式和覆面板与骨架连接方式这5个影响刚架抗侧力性能的主要因素进行对比分析.结果表明,当增加刚架高度时,4个刚架抗侧刚度和承载力均显著降低;在刚架角部安装钢条的类型和位置变化的影响因素中,钢条本身抗拉强度对刚架抗侧力性能影响最大;钢条与刚架骨架直接连接比钢条置于覆面板外表面、隔着覆面板连接到骨架,连接作用更有效;设置双层底梁板、2排钉与覆面板连接只能稍微提高刚架抗侧力性能;覆面板竖向不连续、在刚架高度方向的中部以无垫块方式连接,比覆面板竖向连续对刚架抗侧承载力的影响不明显,而抗侧刚度有所降低;当覆面板与墙骨柱钉连接的列数由2列改为1列时,刚架抗侧承载力基本没有影响,但是抗侧刚度有所下降.     

正常人咽腔气体流场数值模拟

为研究人体咽腔内的气体流动状况,基于10名志愿者的螺旋CT医学图像,应用表面重建的方法对人咽腔进行三维重建,并采用有限单元法和有限体积法两种数值方法对志愿者吸气过程中咽腔中的气流场进行了数值模拟及分析. 所建模型较真实地反映了咽腔实际解剖结构形态,有限单元法和有限体积法两种数值模拟方法计算结果相近,从数值模拟结果可以得到人体呼吸过程中气体流场在咽腔内压力与速度的分布规律. 本研究对吸气时人咽腔中气体流动特性、临床上咽腔解剖结构相关疾病的诊断及发病机理等问题深入探讨具有参考价值.