脉动压力环境成因及其定性特征

立足于工程设计中结构稳定性分析的需要,分别从物理流动现象和流动稳定性理论及湍流理论出发,分析了脉动压力环境的成因及特征。在综合比较了研究脉动压力环境的几种方法之后,指出数值模拟技术与脉动压力的工程预测模型相结合的研究方案具有很好的应用前景和经济价值。     

分岔理论及其在热工流体系统两相流动稳定性研究中的应用

介绍了动力系统的分岔理论的原理及稳定性判别方法，指出热工流体系统的耗散性和非线性因素，最后结合两相自然循环流动稳定性的一个计算实例，将理论计算结果与实验作了比较，两者吻合较好，证明应用分岔理论分析热工流体系统两相流动稳定性是可行的．     

矿内空气非定常流动规律研究

根据矿内空气非定常流动方程，分析了均匀管道的简谐振荡特性和周期压力阶跃脉冲在无限大管道与终端放空管道的瞬态特性，通过现场实测与分析，得出有扰动源引起井巷风流脉动时，流动变化不大而压力振幅较大且压力振幅在传播过程中基本不变的结论。     

滴流床反应器流区改变的稳定性分析

采用线性稳定性分析方法和分支理论，分析了滴流床反应器的流区改变与两相流的稳定性损失及动量方程稳态解的损失之间的内在关系。据此分别提出了两个相应的判别流区过渡的理论准则，并结合压力脉动在线测量实验对判别准则作了校正。得到了校正曲线与文献值一致。     

低比转速离心泵非定常空化流动特性

为了研究低比转速离心泵的空化流动特性,基于SST k-ω湍流模型和ZGB空化模型,在不同进口压力条件下对离心泵内部空化流动进行三维非定常数值模拟,研究了离心泵在发生空化时不同位置的压力脉动规律和空泡体积变化规律.结果表明:空化发生后叶轮压力脉动主频为叶频,流道进口处次频脉动幅值增长明显;空化时叶轮流道靠近叶轮出口处的压力脉动幅值增长率与叶轮流道进口处压力脉动幅值增长率相比增长更明显;空化时叶轮流道进口处的压力脉动与叶轮流道、出口及隔舌处压力脉动相比存在迟滞现象;空化过程中空泡体积的增长过程是非线性的.     

赫巴流体在圆管中流动状态的转变

用稳定性参数Y研究了赫巴流体在圆管中的流动状态,得到了确定其流动状态的判据,通过理论分析以及实验资料,对比其他2种流态判别准则计算结果表明,稳定性参数Y具有较好的适应性和准确性。     

流动稳定性的理论和计算

本书是剑桥大学出版社出版的《剑桥力学专著》之一，系统论述流动稳定性理论的基础和最新进展。     

卧式螺旋管汽液两相压力降脉动试验研究

在宽广的参数范围内试验研究了卧式螺旋管内汽液两相压力降脉动，获得了均匀加热条件下压力降脉动的周期，振幅特性及脉动发生的界限，并首次研究了沿流动方向不均匀加热条件对卧式螺旋管内压力降脉动的影响规律；给出了压力降型脉动发生的界限预报关系式，为汽液两相流动不稳定性的进一步研究和螺旋管式热交换器及锅炉反应器的设计，开发提供了依据。     

双蜗壳离心泵启动过程瞬态流动特性与隔板处压力脉动特性

为了研究双蜗壳离心泵在启动过程中蜗壳内部液体瞬态流动特性和隔板处的压力脉动特性,以一台比转速为90的双蜗壳离心泵作为研究对象,建立了一套循环管路系统,选用RNG k-ε湍流模型,应用ANSYS CFX软件对双蜗壳离心泵及循环管路系统进行了三维非定常数值计算,分析了启动过程中蜗壳内部流场演化规律和外特性变化趋势,并对隔板不同位置处压力脉动的变化情况进行了比较.结果表明:在启动初期,蜗壳内部流速变化较为剧烈,隔舌和隔板初始位置出现高速区域,蜗壳入口处存在明显的速度梯度,随着转速增大,高速区域逐渐减小,内部流动趋于稳定;在启动过程中,隔板初始位置和末端位置的压力脉动幅值相对较大,且隔板外侧的压力脉动相对于隔板内侧更为稳定.     

压水室布置凹槽对离心泵内部流动特性的影响

以离心泵为研究对象,基于被动控制技术对压水室结构进行改型,在试验验证的基础上采用数值计算方法对离心泵内流场进行了计算,分析不同工况下凹槽结构对离心泵性能及流场流动结构的影响.结果表明:凹槽结构的布置可以改善离心泵大流量工况下的性能,扩大离心泵的稳定工作范围;在设计工况下,凹槽结构的压水室可减少叶轮和压水室内的低压区和低速区面积,并不同程度提高叶片不同展向位置的压力值,特别是在70%～100%叶高范围内,凹槽结构对叶片压力面进口附近的压力提升更为明显,对改善离心泵抗汽蚀性能有积极效果;在0.8Q_d～1.4Q_d(设计流量)工况下,凹槽结构压水室隔舌处压力脉动幅值有明显降低,特别是在0.8Q_d下,压力脉动周期性更好,脉动峰值降幅可达74.14%,凹槽的布置起到了吸收流体冲击能量和稳定压水室内部流动的作用.     

二成分混合流体Rayleigh-Benard对流

Rayleigh-Benard(RB)对流是研究非平衡对流的稳定性、非线性动力学特性及湍流形成机理的典型模型之一。在介绍RB对流研究方法的基础上，论述了其最新研究进展：混合流体RB对流运动的稳定性及其非线性动力特性；RB对流与水平流动相耦合时的非线性动力特性。最后提出了有待进一步研究和探讨的问题。     

沟槽壁湍流减阻机理的氢气泡流动显示及数字图像分析

应用氢气泡流动显示和数字图像处理技术,对微型沟槽壁面平板湍流边界层的减阻机理进行了实验研究.对开口循环水槽中沟槽壁面及光滑平板壁面湍流边界层近壁区高低速条带流动结构及其猝发现象进行了氢气泡流动显示,应用"帧间比较"定量分析方法,获得了水平平面内流向脉动速度、展向脉动速度的平面分布,并对沟槽壁面和平板壁面近壁面区域湍流相干结构的氢气泡流动显示图像进行了比较分析,根据流向脉动速度、展向脉动速度的平面分布分析了沟槽壁面及光滑平板壁面湍流边界层近壁区高低速条带结构的展向尺度特征,从壁湍流相干结构控制的角度研究了沟槽壁面平板湍流边界层的减阻机理.     

激盘模型在水力机械叶片流动弹性稳定性研究中的应用

水力机械的叶片流动弹性失稳将严重影响机组的正常运行。为了对叶片的流动弹性稳定性作出较准确的预估，利用激盘模型，将整个流道视为一个无厚度的激盘，对激盘应用流体力学的基本方程，并利用激盘突跃条件，得到作用于叶片的非定常流动力，发展了一种预测水力机械叶片流动弹性稳定性的方法。应用发展的方法对某轴流式水轮机的转轮叶片进行了分析。研究结果指出，叶片在来流速度较低即小流量工况下，叶片的流动弹性稳定性较差，容易发生流动弹性失稳。叶片间相角是影响叶片流动弹性稳定性的一个十分重要的参数，叶片间相角在＋１８０°和－１８０°附近时，叶片的流动弹性稳定性较差，在实际安装及运行中，应尽量避免叶片间相角在＋１８０°和－１８０°附近。     

弹性支承输流管流固耦联动力稳定性的研究

本文研究了输流管在弹性支承下,输送定常流体和脉动流体时的动力稳定性,建立了输送流体的弹性支承管和内流耦联振动的控制方程.用液流动压力取代内流对于管子的附加质量惯性力,使理论方程计算更加精确.本文采用级数形式解,寻求参数主共振区域和次共振区域,获得了较为满意的计算结果.计算值与实验值吻合较好.通过研究,得到如下结论:平均流速的增大使不稳定区域下移;脉动值增大使不稳定区域加宽;结构阻尼增大推迟不稳定区域的出现.这些结论在设计输流管、热交换器和生产应用中都有重要参考价值.     

自然循环过冷沸腾流动不稳定性的实验研究

以氟里昂作工质,对自然循环过冷沸腾流动不稳定性进行了实验研究,重点研究了加热段几何结构和系统操作参数对流动不稳定性的影响规律。实验过程中使用了三种不同结构的加热段。结果表明,流动不稳定性的发生不仅与加热段的加热功率有关,还与加热段的结构有关;自然循环过冷沸腾系统可能发生高频脉动和低频脉动二类流动不稳定性,系统操作参数对二类不同频率的流量脉动的发生有重要影响;流动不稳定性的发生主要取决于加热段的总加热功率,而与加热段内局部热流密度的大小关系不大。得出了判断系统稳定性的界限,并使用积分方程无因次分析方法得出了预测流动不稳定性的经验公式。     

往复压缩机管路大气流脉动的数值模拟和实验研究

针对往复压缩机管路大气流脉动问题,基于一维非定常流动理论,对单直管管系、容积腔管系和异径管管系在大脉动工况下的管路气流脉动进行了模拟研究。考虑到阀腔容积及排气阀通道对气流脉动的影响,采用两步法和特征线法相结合的方法,对所建数学模型进行了求解。为了验证模型的准确性,搭建了压缩机大气流脉动测量实验台,对几种管路系统在不同转速和位置下的动态压力进行了测量。研究结果表明:大脉动工况下,采用一维非定常方法模拟的结果与实验结果的吻合程度较好,而平面波动理论计算结果的幅值、相位与测量结果均相差较大;相较于不考虑阀腔影响时的计算结果,考虑阀腔影响后得到的波形图与实测波形图的吻合程度更好;在不同转速、不同管系条件下,所建模型可准确模拟管路的大气流脉动,模拟和实测结果的最大相对误差均小于10%。     

600MW超临界W火焰锅炉流动不稳定性数值分析

建立了适用于超临界锅炉流动不稳定性分析的通用数值计算模型,编写了以Fortran语言为基础的流动不稳定性数值计算程序,对程序进行验证后,采用时域法对600 MW超临界W火焰锅炉的流动不稳定性进行了模拟。计算得到了W火焰锅炉的水动力特性曲线,并研究了系统参数对其动态流动不稳定性的影响。结果表明:该模型对模拟超临界水流动不稳定性具有一定的可靠性;在0.09~0.3kg/s的流量参数范围内,压降-流量特性曲线始终为单值关系,静态流动不稳定性不会发生;当进口压力由25MPa增大到27MPa或进口流量由0.091kg/s增加到0.1kg/s时,流量脉动的振幅逐渐减小,表明增加进口压力或进口流量锅炉的稳定性提高;当进口阻力系数由10减小到0.5或出口阻力系数由1增大到5时,流量脉动的振幅逐渐增大,表明减小进口阻力系数或增大出口阻力系数锅炉的稳定性降低。     

汽轮机GX-1型调节阀流动特性的试验与数值研究

以汽轮机常用的GX-1型调节阀为研究对象，通过在阀座喉部、阀座渐扩段等阀体内各关键部位设置测点，利用微小型高频动态压力传感器及其采集系统进行多工况和多方位的试验研究，同时利用有限差分方法进行三维可压缩湍流数值模拟．通过理论分析、试验研究和数值模拟深入研究了阀内复杂的流动特性．结果表明，中小压比时阀内气流会出现流型反复交变，阀喉部附近流场最不均匀且不稳定，至使阀门的主要损失集中在喉部附近，而且可能引起气流的脉动．     

传热对圆管流动稳定性的影响

传热对流动稳定性的影响与流场类型有关。为了研究传热对圆管流动稳定性的影响,通过数值求解柱坐标系可压Orr-Sommerfeld方程,对CFD模拟得到的圆管流动平均流场进行线性稳定性分析。结果表明壁面起加热作用时圆管流动的线性稳定性下降,而壁面起冷却作用时圆管流动更加稳定。     

离心泵蜗舌区非定常流动特性

采用Navier-Stokes方程和RNG k-ε双方程湍流模型,对多工况下离心泵全流道进行了非定常流动数值模拟. 非定常计算得到的离心泵外特性与试验数据吻合较好. 在离心泵蜗舌区设置了3个监测点,计算得到了蜗舌区流体瞬态速度矢量分布,各监测点的压力、径向速度、周向速度的脉动时域特性,并对其进行了分析. 结果表明:设计工况下,蜗舌区流动比较均匀,压力和速度脉动幅度较小. 大流量工况下,在叶轮出口的射流-尾迹结构影响下,各监测点的压力和速度随叶片转动出现相应的峰值和谷值. 小流量工况下,蜗舌区内存在绕蜗舌顶端逆向流动、叶轮出口回流、蜗舌附近蜗型段内旋涡,使得流动非常复杂,流体压力和速度脉动幅度较大,压力最大值约为最小值6倍.