固体颗粒和空泡的Lagrangian模型

建立了固体颗粒和宛泡在不可压缩流体任意流场中运动的Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ模型，考虑了浓度等因素对固体颗粒和空泡运动的影响，给出了计算固体颗粒和空泡的数值方法，并模拟了一水泵叶轮中的固体颗粒和空泡运动，得到了水泵叶轮流场中固体颗粒的空泡的运动特性，为分析水力机械的磨损提供了可行的数值模拟方法。     

水涡轮机械流场中的颗粒运动

从流体力学的基本理论出发，分析了固体颗粒在任意流场中的受力，导出了该流场中稀疏固体颗粒的运动方程，同时导出了固体颗粒在柱坐标系下的水涡轮机械流场中的运动控制微分方程式，给出了求解颗粒运动的数值计算方法，并求解了固体颗粒在一混流式水轮机转轮流场中的运动轨迹。     

水涡轮机械流场中的颗粒运动

从流体力学的基本理论出发，分析了固体颗粒在任意流场中的受力，导出了该流场中稀疏固体颗粒的运动议程，同时导出了固体颗粒在柱坐标系下的水涡轮机械流场中的运动控制微分方程式，给出了求解颗粒运动的数值计算方法，并求解了固体颗粒在一混流式水轮机转轮流场中的运动轨迹。     

离心泵旋转叶轮内部流场变分有限元解及粘性修正

本文探索研究离心泵旋转叶轮内部流场的数值模拟,为在水泵内部流场计算设计领域引进和推广有限元法提供一种有效手段,同时为水泵叶轮反问题计算设计、优化设计及CAD打下一个良好基础.计算结果表明:本文所建立的计算方法是可行的.     

旋转自洁式空气滤清器内部气固两相流场的计算与分析

应用数值计算和性能试验的方法研究旋转自洁式空气滤清器的气固两相流场及滤清性能，采用SIMPLEC方法计算了滤清器叶轮流道中的气相三维紊流流场．采用Lagrange分析方法推导了颗粒的运动控制方程，在计算气相三维流场的基础上，计算了固体颗粒的运动轨迹，预测不同条件下的滤清效率，实验测试了不同几何参数滤清器的滤清效率，分析了不同结构参数对滤清效率的影响．计算与测试结果吻合良好。     

泥沙颗粒直径及体积分数对高比转速离心泵的影响

基于小粒径固液两相流在高比转速离心泵内运动比较复杂的情况,以黄河含沙水为工作介质,采用改变颗粒直径和含沙水颗粒体积分数的方法,借助Mixture多相流模型扩展的标准k-ε湍流方程与simple算法,应用CFD软件对小粒径颗粒在高比转速离心泵内的流动进行数值模拟.通过内流场的速度、压力与颗粒分布,分析粒径大小对泵内固体颗粒运动的影响和进口固相初始体积分数对泵内压力和固相分布的影响,给出离心式泵叶轮的磨损特性.计算结果表明,相同的泥沙体积分数条件下,水泵的扬程随着颗粒直径的增大而下降,相同的泥沙颗粒直径条件下,水泵的扬程随着含沙水流中泥沙体积分数的增大而下降.     

旋风分离器内部流场及分离效率的数值仿真

为了研究旋风分离器内部气体和固体的运动状况与其分离机理,采用FLUENT软件对一旋风分离器内部气相流场和颗粒的运动状况进行三维数值仿真模拟.在仿真过程中,采用RNGk-ε方程来模拟其中的气相湍流流动,采用Lagrange方程模拟颗粒的运动.仿真结果表明,分离器内部的流动空间可分为内、外两个流动区域,在不同的流动区域中,气体压力、速度场的分布有较大的差异;固体颗粒的运动较为复杂,且带有一定的随机性;固体颗粒的分离效率与其进入分离器的具体位置有关.     

特种涡轮驱动混流泵瞬态空化特性

为了研究水泵液压系统瞬态特性,建立了水泵液压系统运动物速度和泵转速的瞬态数学模型,分析了涡轮泵启动瞬态过程中0.73,0.90和1.00s三个典型时刻运动物速度与加速度、泵流量及其空化特性.数值模拟结果表明:不同NPSH工况叶片表面空泡分布规律一致,在叶片弦跨度0.7~1.0区域,空泡体积分数向轮缘方向迅速增大,在轮缘区达到最大值;在运动物出舱工况下,当装置空化余量为14.23m时,轮缘圆周面上平均空穴面积达到33%左右,空泡堵塞了叶片流道,导致泵扬程下降了约61%,满足不了水泵液压系统运动物的加速度要求.模型泵试验结果表明:水泵液压系统涡轮泵启动后,泵转速近似线性加速,泵的必需空化余量值随之迅速增大,在运动物出舱时涡轮泵转速、流量和必需空化余量均达到最大值,为了避免涡轮泵叶轮空化诱导运动物出舱失败,应规定水泵液压系统最小潜水深度.     

涡轮机械流场中单颗粒的运动方程

针对涡轮机械的工作介质中含有固体颗粒对过流部件的颗粒磨蚀严重,但颗粒运动规律及相关特性尚不十分清楚的状况,从两相流和边界层理论出发,通过对固体单颗粒在涡轮的主流场及过流部件表面边界层中的受力分析,由牛顿第二定律推导出了描述涡轮机械流场中单颗粒的运动方程,并进行了数值算例分析,从中反映出了固体颗粒在该流场中的运动规律.该数学模型(方程)可用来进一步分析和研究涡轮机械内部流场中的颗粒运动及其对过流部件壁面产生磨蚀的影响.     

三元叶轮数控加工刀位规划误差对其气动力性能影响

采用CFD手段对由直纹面叶轮和包络面叶轮构成的离心通风机内部流场分别进行数值模拟,进而对二者的压力分布和速度矢量等参数进行分析比较.直纹面叶轮是气动力学理论设计的叶轮,包络面叶轮是刀具运动包络形成的叶轮.通过数值模拟发现二者内部的各参数基本接近,流场差别不大,结果表明加工叶轮的刀位生成算法可以满足其气动力学性能要求,同时该方法为设计部门制定合理的叶轮加工公差提供了依据.     

叶片式多相泵内部相态分离过程的研究

以韦伯数作为气泡稳定性的判断准则，从气泡稳定性的分析入手，研究分析了气泡在旋转叶轮间的运动规律，描述了叶轮间气泡的扩散流与分层流，并通过叶轮内气、液微元体的受力分析，研究了多相泵内部的相态分离过程及其影响因素．研究表明，周围流体对气泡有压力作用，这使气泡存在聚合的可能，而气泡的聚合必然导致相态分离的发生，叶轮内部相态分离过程的发生与其叶轮的旋转角速度和曲率半径有关．     

不同密度流体场中稀疏颗粒运动的数值分析

推导了流体场中稀疏固体颗粒运动微分方程的三维数值解法。并以固体颗粒的自由沉降为例,采用无量纲微分方程,数值分析了固体颗粒在水中和在空气中的运动规律,重点探讨了Basset力在不同密度流体场中的贡献,结果表明颗粒在水中运动时,Basset力和曳力在同一数量级;而颗粒在空气中运动时,可以忽略Basset力的作用,在研究江水源热泵时,分析泥沙在水中的流动,需要考虑Basset力的作用。     

模拟气固流化系统的数值方法

针对气固两相流动的基本特征,采用流体连续、颗粒离散的处理方法,把受流体作用的颗粒运动过程分解为受颗粒冲力支配的碰撞运动及受流体曳力控制的悬浮运动,从而建立了模拟气固流化系统的数值方法．该方法能够真实地模拟气固流化床中的基本流动结构 鼓泡形成、多气泡行为、节涌现象及团聚物的动态变化．研究结果表明：与模拟气固流化系统已有的数值方法相比,本文的数值方法具有模拟真实、通用性强的优点．     

螺旋离心泵

概括地介绍了目前国内外螺旋离心泵的研究状况,在泵的内部流动及性能方面介绍了设计工况下泵内流场的三元非粘性有限元和边界元计算结果,同时给出了设计工况和小流量工况下用油点法得到的叶轮表面的可视化照片,以及气泡和固体颗粒在叶轮内运动轨迹的计算结果,最后还介绍了泵的结构参数对泵性能的影响。     

气泡在外混式自吸泵内运动的简单数值模拟

本文提出一种气泡在外混式自吸泵内运动的计算模型。用数值方法分别对不同情况进行计算分析,计算结果表明:气泡初始直径影响其运动轨迹;转速越高,分离速度越快。     

稀疏固液两相流中空泡云的振动研究

建立了空泡云在稀疏固液两相流中振动的控制方程组，由小扰动理论和声学的方法求出了空泡在稀疏固液两相流中发生体积振动时声压传播的解析结果，分析了空泡云中空泡的大小、数量和混合流体中含气量、固体颗粒对空泡云振动的影响．     

三相饱和土爆炸液化机理模型研究

三相饱和土是由固体土颗粒、水和少量封闭气体组成的混合物介质。在爆炸压缩波荷载作用下,三相饱和土极有可能液化,这主要与孔隙流体与土骨架动力响应之间的差异有关,从微观力学角度着手,通过选取适当的坐标系,明确各相间相对运动和变形的物理意义,建立起研究三维条件下三相饱各土爆炸液化的机理模型。     

中低Reynolds数泡状流变形气泡升力的实验研究

为研究气泡变形对泡状流中气泡升力的影响,基于Mei给出的球形颗粒升力公式,根据竖直圆管Poiseuille流场中气泡(颗粒)所受升力与壁面力平衡的原理,通过实验研究了竖直圆管Poiseuille流场中在14.2＜Re＜68.0、0.76＜Eo＜5.45、0.01＜Ca＜0.19条件下气泡和轻颗粒的运动,并进行了对比分析.得到相同条件下等当量直径的气泡和颗粒所受升力之比,进而获得了气泡的升力经验关系式.该关系式能够准确描述高粘度液体中变形气泡的升力,但描述负升力和低粘度液体中气泡升力的准确性还有待进一步验证.     

流化床烟气脱汞气固两相流动的可视化研究与数值模拟

为了探究流化床烟气脱汞反应器内气固两相的流动过程,通过可视化显形实验对不同主流化风速、床层物料高度、颗粒粒径和活性炭喷口速度下反应器内气固流动的行为和特征进行了研究.通过计算流体动力学方法对气固两相流动过程进行了数值模拟,并与实验进行比较.结果表明,数值模拟具有流动模拟的可靠性.主流化风速增加或颗粒粒径减小,均会加剧气固两相流动的剧烈程度,活性炭喷口气流会造成气固两相的局部湍动,但床层物料高度由于受到壁面与颗粒的摩擦力和内部气泡大小的综合作用,对气固流动行为的影响不显著.