宾汉流体与颗粒间的密相两相湍流研究

参照密相液固两相湍流方程，并考虑到宾汉流体的本构关系，建立了描述汉流体与颗粒间的两相湍流流动的控制方程，编制了计算程序，为数值计算奠定了理论基础，采用IPSAR（Inter Phase Slip Algorithm Revised）算法，对直圆管内的宾汉流体与颗粒间的两相湍流流动进行了数值计算研究。结果表明：在直圆管中，颗粒相的速度分布比较均匀，且其在壁面处高于宾汉流体，随着屈服应力的增加，两相主流速度均减小，同时宾汉流体动能有减小的趋势，而颗粒相体和浓度则呈现出增加的趋势，因此宾汉流体的了应力及对其湍流流动有重要的影响。     

含蜡原油管输的通用速度分布与温度分布

以控制流体流动的动量方程、能量方程和描述流体流动特性的本构方程作为基本方程组,对定壁面温度和定环境温度两种热边界条件下的含蜡原油圆管流动的速度分布与温度分布进行了解析求解.分析与计算表明:所得解析解普遍适用于含蜡原油的各种流变行为.当屈服应力τ0不等于零时,在管中心存在着柱塞流,柱塞半径r0与τ0成正比;在柱塞内,速度与温度沿径向呈均匀分布;在柱塞外,速度与温度沿径向呈曲线分布.通过实例计算,分析了流变参数对速度与温度分布的影响,为含蜡原油管输中压力损失和热力损失的准确计算奠定了基础.     

两平行平板间粘塑性Poiseuille流动的解析解

本文给出一维粘塑性槽流解析解,其速度分布是含有塑性剪切屈服应力作用项的形式,这一结果与粘塑性管流速度结构相似。     

幂律流体流流动指数对其湍流流动的影响

考虑到幂律流体的本构关系,结合流动指数的影响,建立了适用幂律流体的Ｎ－Ｓ动量方程和湍流模型方程。采用压力耦合半隐式ＳＩＭＰＬＥ算法,对不同流动指数的幂律流体湍流流动进行了数值计算,计算结果与实验数据比较吻合,对计算结果进行分析后发现,对于不同流体指数的幂律流体,其湍流流动的变分趋势不同,从而揭示了幂律流体的流动指数对其湍流流动有重要的影响。     

宾汉流体在同心环空内的传热分析

结合运动方程、能量方程及本构方程,建立了宾汉流体在内管作轴向运动的环空内流动和换热充分发展时的数学模型,利用因次分析法对数学模型进行了处理,并在内管恒热流、外管绝热和内管绝热、外管恒热流两种边界条件下得到了宾汉流体在环空内的速度、温度分布和管壁内、外表面的对流换热系数.结果表明,屈服应力对努塞尔数(Nu)的影响与内管的运动方向有关,并且屈服应力越小,环空内的温度分布越平缓.塑性粘度对传热的影响只有在内管运动的情况下才体现出来.内管运动方向、运动速度及边界条件的类型都对环空内的温度分布和管壁Nu产生影响.     

宾汉流体在同心环空内的传热分析

结合运动方程、能量方程及本构方程，建立了宾汉流体在内管作轴向运动的环空内流动和换热充分发展时的数学模型，利用因次分析法对数学模型进行了处理，并在内管恒热流、外管绝热和内管绝热、外管恒热流两种边界条件下得到了宾汉流体在环空内的速度、温度分布和管壁内、外表面的对流换热系数。结果表明，屈服应力对努塞尔数（Nu）的影响与内管的运动方向有关，并且屈服应力越小，环空内的温度分布越平缓。塑性粘度对传热的影响只有在内管运动的情况下才体现出来。内管运动方向、运动速度及边界条件的类型都对环空内的温度分布和管壁Nu产生影响。     

截面形状对螺旋通道湍流流动及场协同的影响

为探明截面形状对螺旋通道湍流流动的影响,采用有限体积法和RNG k-ε湍流模型数值研究了圆形、半圆形、矩形、正方形、梯形和三角形共6种截面面积相等而形状不同的螺旋通道内流体湍流流动特性。在螺旋半径、螺距、螺旋线长度相同的条件下,以常温水为工质,研究截面形状和进口速度对螺旋通道的流动阻力、速度场及涡量的影响,并根据多场协同原理分析速度场和压力场的协同关系。结果表明:圆形截面螺旋通道流动阻力损失最小,而三角形截面螺旋通道流动阻力损失最大;流体在螺旋通道内湍流流动会产生垂直于主流方向的二次流,矩形截面螺旋通道发现四涡结构的二次流,其余截面螺旋通道为二涡结构的二次流;三角形截面螺旋通道涡量值最大,协同角θ也最大,而圆形截面螺旋通道涡量值最小,协同角θ也最小。     

基于环管实验的膏体流变特性及影响因素

为研究膏体的流变特性与影响因素,自主设计研发小型膏体环管实验平台,测试不同工况条件下膏体管道输送的τw-dv/dr流动曲线,并采用Hershel-Bulkey模型(简称H-B模型)进行回归分析,获得膏体管道输送的流变参数,分析水泥掺量、尾砂颗粒粒径及料浆质量分数对膏体屈服应力τ0、塑性黏度μ的影响。研究结果表明:膏体流变模型属于n1,τ00屈服伪塑性体,用H-B模型描述更为精确,其屈服应力τ0和塑性黏度μ都随着膏体料浆的质量分数增加呈指数增加,随着水泥掺量的增加先增大后降低;膏体料浆质量分数一定的情况下,构成膏体的尾砂粒径越细,屈服应力越大,与尾砂的比表面积呈幂指数关系。     

组合桨层间距对搅拌槽内流动特性的影响

采用粒子图像测速技术(PIV)对三层组合桨(HEDT+2WHU)搅拌槽(槽径0.476m)内的流动特性进行了研究,在搅拌转速、顶桨浸没深度和顶层桨高度不变的情况下,得到了中层桨位置的变化对搅拌槽内的流型、相位解析速度场和湍流动能的影响规律。结果表明,中层桨位置的改变对搅拌槽上部区域流体的流动特性影响显著,而对搅拌槽下部区域流体的流动特性产生影响较小;随中层桨位置降低,槽上部液面处反向回流区逐步缩小直至消失,中、顶层桨合并轴向流断裂,底桨上涡环作用范围不断压缩;对于相位解析速度场,较之中层桨尾涡几乎没有变化,顶桨尾涡的发展由极其微弱逐渐清晰,底桨尾涡则提前了10°相位出现;对于湍流动能分布,中、上层桨逐渐趋向于类似两层桨单独作用,底、中层桨间整体湍流动能增大。     

考虑磁场影响的k-ε湍流模型推导及感度分析

针对电磁精炼及电磁连铸过程金属熔液流动现象,确定了磁场作用下导电流体湍流场中脉动电磁力的计算方法·结合Navier Stokes流体运动方程,推导了考虑磁场影响的k ε湍流模型·将修正后的k ε湍流模型应用到流动控制结晶器的流场计算中·结果表明,使用修正的k ε湍流模型计算的湍流动能分布区域缩小,平均流动动量略微变大·使用修正前与修正后的k ε湍流模型计算的速度分布差别较小,但更倾向于抑制湍流的产生·     

PAM水溶液浓度对圆管紊流速度剖面的影响

将Ｃｒｔｏｓ流体本构方程和紊流随机理论相结合，得出了该流体在圆管中紊流流动下的速度分布规律。理论分析确定了该流体的圆管紊流壁面影响尺度，并由实验数据得出了速度分布规律中的各种系数，数值求解结果表明，随ＰＡＭ浓度的增加．速度剖面有增大的趋势，该结论和有关减阻理论是相吻合的。     

幂律流体在定向井偏心环空内流动规律的研究

本文对定向井环室内幂律流体流动规律进行了理论分析和实验研究,建立了定向井环空流动物理模型,导出了幂律流体轴向定常层流流动的流场分布、流量和压耗模式,并对其变化规律分别作了详细分析。设计安装了定向井环空模拟实验架,对幂律流体在模拟环室内轴向层流流场和流动压耗进行了测量,并对流态变化规律、紊流压耗及内管旋转对幂律流体流动的影响作了探索性的试验研究。     

轴流通风机出口紊流流场的实验研究

本文对某一型号的一类轴流通风机的出口紊流流场进行了测量,得出了风机出口流场紊流度的变化特性和紊流流场的波形图,根据实验结果的分析,指出了该类通风机的空气动力噪声源。     

管中紊流新探索

本文对管中紊流作了新的探索,求得的脉动切应力分布、流速分布、流量和断面平均流速、沿速程阻力系数的通用公式都能符合公认的试验资料,既揭示了紊流断面上的分层结构,又区别了紊流水力光滑区,过渡区和水力粗糙区的性质,还能计算断面上的能流过程.作者的假设吸取了Prandtl L. 混合长度假设中的合理内容,并作了进一步的改进和发展.     

房间气流测试仪表紊动特性的研究

随着空气调节技术的发展,人们对房间气流特性的研究越来越深入,这就要求对低速紊动的房间气流进行足够精确和可靠的测量,以探索房间气流的紊动结构同人们的热舒适感、工作效率、身体健康和能量节约之间的关系,本文详细介绍了一个对热风速仪测头进行紊动误差校正的装置和校正方法,进而找出一个定型测头在测量空气调节房间气流速度时所需要的紊动误差校正曲线。     

水平管道内冰浆流体阻力特性CFD模拟

以水平管道内冰浆流体无相变流动过程为研究对象,运用计算流体力学（CFD）为工具,采用两相流双流体模型,研究了管道内冰浆流体阻力特性.结果表明,沿管道流动方向冰粒子浓度场滞后于其流场的充分发展.当存在湍动时,颗粒动力学理论模型可以很好地描述冰粒子间的剪切作用.当流动为层流时,基于Thomas方程的反推黏度模型的模拟效果优于前者.若浆体输送速度进一步降低,需对冰粒子间的剪切效应进行分段考虑.     

滑动轴承油膜从层流到紊流过渡区域的研究

作为对滑动轴承油膜从层流到紊流过渡区域的研究,本文采用原始变量,应用解决三维抛物型流动的思想方法,分别求解Navier-Stokes方程组中周向(主流方向)动量方程和径向、轴向(横截面流动)动量方程,计算了同心圆柱轴承油膜在超层流工况下Taylor涡旋的速度场、压力场,较全面地计算分析了不同间隙比、不同泰勒数、不同波长比对涡旋的影响,并计算了内、外圆柱上的摩擦阻力矩,为进一步解决偏心圆柱轴承的问题准备了条件。     

粘弹性流体在圆管中起动流动的规律

选取了粘弹性Ｍａｘｗｅｌ流体，研究了该种流体在圆管中起动时的流动规律。结果表明，Ｍａｘｗｅｌ流体比牛顿流体先趋于稳定流动，圆管中心处Ｍａｘｗｅｌ流体的速度比牛顿流体大，粘弹性的存在对流体在小直径圆管起动的影响比对大直径的影响程度要大。     

Finite lifetime of turbulence in shear flows

Generally, the motion of fluids is smooth and laminar at low speeds but becomes highly disordered and turbulent as the velocity increases. The transition from laminar to turbulent flow can involve a sequence of instabilities in which the system realizes progressively more complicated states, or it can occur suddenly. Once the transition has taken place, it is generally assumed that, under steady conditions, the turbulent state will persist indefinitely. The flow of a fluid down a straight pipe provides a ubiquitous example of a shear flow undergoing a sudden transition from laminar to turbulent motion. Extensive calculations and experimental studies have shown that, at relatively low flow rates, turbulence in pipes is transient, and is characterized by an exponential distribution of lifetimes. They also suggest that for Reynolds numbers exceeding a critical value the lifetime diverges (that is, becomes infinitely large), marking a change from transient to persistent turbulence. Here we present experimental data and numerical calculations covering more than two decades of lifetimes, showing that the lifetime does not in fact diverge but rather increases exponentially with the Reynolds number. This implies that turbulence in pipes is only a transient event (contrary to the commonly accepted view), and that the turbulent and laminar states remain dynamically connected, suggesting avenues for turbulence control.     

旋流器结构对内流场影响的数值研究

用有限差分法对旋流器内流场进行了数值模拟,采用各向异性的湍流模型能够正确模拟旋流湍流流场。通过对速度场、压力场的分析发现,径向压力梯度是由切向速度的作用产生的,而径向压力梯度正是驱使油滴向轴心方向运移的动力。提出了根据管中心的压力和轴向速度的变化决定旋流器长度的方法。旋流器小锥角的角度越大,分离段越长,越有利于提高分离效率