分形理论在含沙掺气水流脉动压力分析中的应用

简要介绍分维的定义和计算方法,同时运用相空间重构法,对含沙掺气水流脉动压力信号进行处理,并计算浑水、清水、掺气三种不同水流状况的关联维数。结果表明,不同水流状况具有不同的关联维数,含沙掺气水流运动并非完全随机,而是具有内在有序性。计算得出的不同关联维数反映出不同脉动压力信号序列所具有的不同分形特征,说明动力形成机制、系统复杂程度的差异。     

明渠水流速度对自掺气发展影响的试验研究

采用针式掺气浓度仪对有压出口后明渠水流表面自掺气的发展过程进行了详细测量,研究了不同出口流速条件下掺气发展区的掺气浓度分布及其沿程发展变化情况,分析了流速对自掺气发展的影响。试验结果表明：随着出口流速的增大,相同断面处水流平均掺气浓度不断增加,掺气区向渠道底板扩展更加充分;在断面平均掺气浓度相同的条件下,水流速度越大,水体紊动程度越高,气泡向渠道底板方向扩散越明显。结合紊动扩散理论分析,认为流速对明渠自掺气扩散的影响包括提高水流掺气浓度和增大水体紊动扩散系数两个方面。     

掺气分流墩台阶式溢洪道的水流流态和流速特性

通过模型试验，研究了掺气分流墩台阶式溢洪道的流流态和流速特性。结果表明：此种消能工能改善台阶式溢洪道的水流流态，大幅度地减小水流流速。在试验范围内，掺气分流墩台阶式溢洪道的流速较相应光滑溢洪道减小了18．4％－68．3％，较相应的台阶式溢洪道降低了6．8％－54．0％。     

含沙掺气高速水流对壁面磨蚀的分析

搪塞了沙粒磨损分析,分析了影响腐蚀的因素,研究了掺气抗磨的可能性,根据试验数据导出了混凝土材料壁面磨损率的计算公式。研究表明,含沙水流对固壁材料的腐蚀率随掺气浓度、材料强度的增大而减小,随水流流速,含沙量的提高而增大。     

水气二相流特点及其单流体模型

对水利工程中掺气水流的数值模拟进行了研究。从建立数学模型的角度 ,详细分析了水利工程中水气二相流的特点 ,从理论上证明 :对工程中常见的稀疏气泡流 ,单流体模型是可行的 ;且水气混合物的连续方程和动量方程可分别用水相的连续方程和动量方程代替 ,以使问题简化。提出了掺气水流的单流体模型 ,并用该模型对水垫塘掺气水流进行了计算 ,掺气浓度计算值与实测值基本吻合 ,表明本文提出的单流体模型可用于水垫塘水气二相流的数值模拟     

水气二以特点及其单流体模型

对水利工程中掺气水流的数值模拟进行了研究。从建立数学模型的角度,详细分析了水利工程中水 二相流的特点,人理论上证明：对工程中常见的稀疏气泡流,单流全模型是可行的;且水气混合物的连续方程和动量方程可分别用水相的连续方程和动量方程代替,以使问题简化。提出了掺气水流的单流体模型,并用该模型对水垫塘掺气水流进行了计算,掺气浓度计算值与实测值基本吻合,表明本文提出的单流体模型可用于水扩建塘水气二相流的数值模     

坝面脉动压力及其模型律的试验研究

水流脉动压力及其模型律问题,近来得到广泛的注意。本文介绍一种测量大面积上水流脉动压力的仪器,以及关于总脉动压力资料的整理方法。实验结果表明,水流掺气现象是影响溢流坝面上水流脉动压力的主要因素。文中着重研究脉动压力模型律问题。初步提出由于掺气程度不同,总动水压力中脉动压力的比尺（Ｐ’）ｒ正比于长度比尺的 ３．０～４．５次方,其脉动幅度的比尺 正比于长度比尺的１．０～２．５次方。平均频率的比尺（ｗ）ｒ约为长度比尺的－０．５８～－０．６６次方。     

明渠自掺气水流气泡特性的试验研究

采用针式掺气浓度仪对明渠自掺气水流的气泡特性进行了试验研究，结果表明：在掺气发展区，气泡总数沿程增加；同一断面上，气泡个数从底部至水面方向先增加后减小，个数最多的点大约位于自掺气水流的两区交界面处；底部气泡尺寸的分布比较集中，愈接近水面分布愈分散；气泡平均等容直径从槽底向水面方向迅速增大；在试验的流速条件下，渠底附近2mm以下的气泡个数沿程不断增多。     

台阶式溢洪道水力特性计算方法分析

提出单纯台阶式溢洪道的水力设计方法。对比分析了台阶式溢洪道的水流流态、自掺气发生点以及消能效果,推荐Yasuda公式作为滑行水流和跌落水流界限的判别式,提出了自掺气发生点和消能率的统一计算公式,给出了台阶段水面线的计算方法。所得成果可以作为单纯台阶式溢洪道的工程设计参考。     

大单宽流量岸边溢洪道水力特性三维数值模拟

采用κ~ε双方程紊流模型模拟了带掺气槽岸边溢洪道具有大曲率水气交界面的水流流场,给出了溢洪道溢流堰、泄槽及挑流鼻坎的压力分布、流速分布等水力特性并对掺气槽掺气特性进行了定性分析.其中部分结果与模型试验结果吻合良好.对连续式和差动式两种不同坎型挑流鼻坎消能效果进行对比,给出各自预挖坑底板紊动能分布,结果表明多股水舌消能效果优于单股水舌,可为挑流坎型优化设计提供参考.     

空调室外机气动噪声的数值分析

采用雷诺平均数值模拟方法对空调室外机内部的三维黏性非定常流动进行了计算,获取了用于噪声分析的气动声源。在此基础上,依据Lowson方程对脉动压力产生的气动声场进行了仿真,预测了空调室外机各部位气动声源对声场的贡献,并对锯齿轴流风叶的降噪效果进行了分析。为了识别偶极子声源,对固体壁面处的静压脉动进行了分析。结果表明:静压脉动的相位一致是采用偶极子声源强度进行声源识别的前提条件。室外机噪声数值预测结果与试验在定性上吻合较好,说明噪声数值分析方法具有良好的工程应用价值。     

气压脉动仪及湍流大气中的气压脉动频谱特征研究

基于自制气压脉动仪在内蒙古科尔沁地区大气边界层与大气环境综合实验站2019年夏季的观测资料, 计算气压脉动特征参数, 分析气压频谱及气压标准差特征。结果表明, 自制气压脉动仪能够反映气压的快速变化, 频率响应接近1 Hz; 气压脉动方差谱曲线在0.0006~0.5 Hz的频率范围内满足n^-2标度率, 峰值频率低于风速和温度; 不同稳定层结条件下的气压脉动归一化方差谱在高频区合并为一条曲线, 在低频区根据大气稳定度排列; 气压涨落对湍流能量的贡献主要体现在较大尺度上, 风速和温度主要体现在较小尺度上; 气压标准差和气压脉动强度存在明显的白天强、夜晚弱的日变化特征。     

基于蝶阀摆动的叶片式流量波动发生器的设计

流量计测量需在一个相对稳定的环境,而实际测量中管路产生的流量波动对流量计的测量结果产生影响.为了研究不同流量波动对管路测量结果的影响,设计了一台叶片式流量波动发生器,通过电机带动蝶阀阀门来回摆动,在管路中形成一个流量波动.该发生器通过改变电机的摆动频率和摆动角度产生不同的流量波动来模仿水流量系统中可能产生的流量波动.实验证明,该波动发生器所产生的流量波动能够沿着管路上下游进行传播,且在改变发生器摆动频率与摆角时所产生的流量波动也会随之改变.     

流化床风帽压力波动信号相关性实验研究

在研究流化床气固两相流流化状态时,采集、分析流化床中压力波动信号是主要的研究手段之一,近来,使用风帽压力波动信号替代壁面压力信号成为研究热点。借助冷态鼓泡流化床实验装置,在不同风量下,采集布风板不同位置风帽入口静压波动信号,分析风帽整体压力信号的相关性问题。首先分析信号时域图和箱型图,然后应用主成分分析方法计算不同位置风帽压力波动信号的相关性,最后利用风压信号独立性,分析不同风量对床内流化状态的影响。结果发现:不同床料会对流化床中风帽压力造成影响;风帽的压力信号随着风量的改变仍然保持不相关性;能够利用不同位置风帽压力波动信号对床内流化状态进行监测,表明所提方法具有可行性。     

进气管结构对增压柴油机进气不均匀度影响的研究

在某V型多缸柴油机性能试验和多个气缸压力测量的基础上,对该柴油机的一维性能仿真计算模型进行了标定和校核,并应用验证后的模型计算和分析了该柴油机采用Π型进气管和环型进气管时各缸进气流量的不均匀度. 分析表明:不同的进气管结构造成各缸进气门前压力波动的规律差异很大,进而引起进气门前后压差的变化规律差异较大,最终造成各缸进气不均匀度的差异很大,采用环型进气管可以降低发动机的进气不均匀度.      

摇摆状态与竖直状态下两相流流型和压差波动的对比研究

对摇摆和竖直非摇摆状态下两相流的流型以及压差波动进行了研究．实验中所用的工质为空气和水，实验段为光滑的有机玻璃管，管长5m，内径分别为15、25和34．5mm．通过实验观察和数据分析，发现摇摆和竖直非摇摆状态下的流型特征和压差波动曲线都有明显差别，其中，摇摆状态下弹状流、泡状流和环状流的压差波动曲线有明显的周期性，而搅混流的压差波动周期性不明显．     

气流激励下某向心涡轮的谐振响应和高周疲劳研究

研究某可调向心涡轮转子叶片表面压力波动特性,以及由此产生的叶片谐振和高周疲劳. 结果表明:涡轮叶片前缘发生高周疲劳破坏,与实际破坏的位置相吻合. 导流叶片尾缘吸力面的强激波和导流叶片叶尖间隙泄漏流是产生压力波动的主要原因,最大压力波动值出现在叶片前缘. 气流压力波动诱发叶片谐振进而产生高周疲劳,振动过程中涡轮各叶片表现出不同的响应特性,同时产生较大动应力,最大应力位于叶片前缘根部.      

变工况下离心泵蜗舌处压力波动的试验研究

对某一离心泵在变流量工况下蜗舌处的压力波动进行了实验测试与分析。该离心泵的叶轮由原叶轮车削而成,具有5个主叶片和5个背片。性能测试结果表明,随着流量增大,离心泵的压头下降而效率增加,但实验最大流量工况并未达到高效点,而较大的蜗舌间隙使得该离心泵的总体性能低。在压力波动方面,蜗舌处的压力波动以离散频率分量为主,特别是叶频(BPF)分量,而四倍叶频以上的压力波动幅度已很小。由于离心泵运行在小流量工况下,蜗舌处流动扰动及分离主要发生在蜗舌内侧,因此蜗舌内侧的压力波动幅度大于外侧。研究结果可为离心泵的降噪提供参考。     

高层建筑风压脉动对室内热舒适性的影响

本文根据相关文献给出的高层建筑风压脉动随时间、风向等的变化而出现的规则与不规则的变化规律,以及高层建筑绕流空气动力特性,分析了高层建筑表面风压随来流、风向和时间发生较大变化的区域和特征,指出高层建筑物的自然通风或渗透风量处于不稳定状态,在一定周期内会有较大波动,室内空气温度、湿度和湍流度等难以控制,直接影响到室内热舒适性.同时给出了克服高层建筑风压脉动所造成的室内空气环境参数波动的技术措施和方法.