平垂扰流(PVFL)流态与污水生化处理工艺及设备

基于平面层流与垂直流交错扰动流态的扰流机理,将德国垂直流迷宫(VFL)水处理技术与中国特色食泥菌种生物水处理技术相结合,通过物模实验及数模优化,开发设计出平垂扰流(PVFL)迷宫结构生化污水处理工艺及设备。基于鱼鳃过滤原理,仿生设计集水自压分子鳃超滤系统,使外排水质达到人可饮用的国家标准。该装置具有"流程短、投资少、无人值守、智能控制"等特点,可应用于城乡建设中,实现水资源循环高值化再利用,同时其在煤化工、石油化工和军事野战等污水处理市场应用前景广阔。     

油水气三相流的流型及泡状流向弹状流的转变

油水气多相混输是海上油气田开发中赖以取得重大经济效益的技术,其流动特性的准确计算是管线设计及安全、经济运行的重要依据.首先,通过实验确定出了油水两相混合物由油包水(W/O)向水包油型(O/W)的转变发生在含水率约为0.45时.垂直下降管内油水气三相流的流型基本上可以划分为油包水和水包油型的泡状流、弹状流及环状流.通过对垂直下降管内气泡碰撞、合并机理的分析建立了油水气三相流动过程中泡状流与弹状流间的转变界限的计算式,该转变发生的临界截面含气率约为0.35,计算结果与实验值的平均误差为11%.泡状流向弹状流的转变主要取决于折算气速和折算液速的大小,含水率对转变界限的影响较弱.     

油水气三相流的流型及泡状流向弹状流的转变

油水气多相混输是海上油气田开发中赖以取得重大经济效益的技术，其流动特性的准确计算是管线设计及安全、经济运行的重要依据．首先，通过实验确定出了油水两相混合物由油包水(W／O)向水包油型(O／W)的转变发生在含水率约为0．45时．垂直下降管内油水气三相流的流型基本上可以划分为油包水和水包油型的泡状流、弹状流及环状流．通过对垂直下降管内气泡碰撞、合并机理的分析建立了油水气三相流动过程中泡状流与弹状流间的转变界限的计算式，该转变发生的临界截面含气率约为0．35，计算结果与实验值的平均误差为11％．泡状流向弹状流的转变主要取决于折算气速和折算液速的大小，含水率对转变界限的影响较弱．     

垂直流人工湿地在处理回用城市生活小区污水中的应用

本文以深圳市万科东海岸垂直流人工温地工程在城市生活小区污水处理回用中的应用为例,分析了垂直流人工湿地对污水中CODcr、BODs、NH3-N、PO4-P的去除效果,并阐述了污染物的去除机理,结果表明采用垂直流人工湿地系统对城市生活小区污水进行处理回用,不仅出水水质好,而且美化了环境.     

带扰流柱阵的双层壁间隙冲击传热特性

数值模拟研究了带扰流柱阵的双层壁结构间隙靶面、冲击面以及不同位置扰流柱面努塞尔数详细分布,分析了各个表面努塞尔数平均值随冲击雷诺数的变化规律以及不同位置扰流柱面换热特性差别。结果表明,靶面努赛尔数的第二峰值大于滞止点处的努赛尔数。冲击面展向平均努赛尔数最大值位于靠近冲击孔的第2排和第4排扰流柱处。在5排扰流柱中,与冲击孔处于同一排(第3排)的扰流柱面平均努塞尔数最大,表现为翻卷汇流传热特性;第2排和第4排扰流柱面平均努塞尔数次之,表现为翻卷绕流传热特性。远离冲击孔的第1排和第5排扰流柱面平均努塞尔数最小,表现为绕流传热特性。冲击雷诺数从1×10⁴增加到6×10⁴,第3排扰流柱面和第2、4排扰流柱面以及第1、5排扰流柱面努塞尔数增幅分别为306%、325%和360%。     

基于Fluent的三角翼可压缩外部扰流的研究与分析

介绍一种三角翼的结构及特点,通过Fluent对空气有攻角扰流并发生边界层分离现象进行仿真分析。研究空气扰流三角翼的流动情况,并通过仿真分析得到可压缩外部扰流对三角翼的影响结果。     

螺旋流技术在水科学领域中的应用研究

介绍了螺旋流的特点及其产生方式,概述了螺旋流技术在排沙、旋流消能及污水处理等水利工程中的应用。     

螺旋流中扰动的传播

讨论螺旋流的扰动传播，其流为强迫涡形式。结果显示，可能存在超临界与亚临界二种扰，上对于轴向主流来说，它们分别有顺流或逆流的传播方向。     

钢铁企业物质流与能量流及其相互关系

把大型钢铁企业的生产系统分解为相互关联的物质流动和能量流动过程两部分.针对其中的物质流动过程,构造从天然铁矿石(或废钢)到钢铁产品生产过程的物质流图,并建立含铁物料流动过程的铁流模型;针对能量流动过程,构造从一次能源到二次能源产品的生产、转换和使用直至废气排放的能量流图,并建立钢铁企业能量流模型;考虑物质流和能量流的相互关联和制约,建立两者的耦合模型.基于模型,讨论了钢铁生产过程中物质流变化、能量流变化及其相互作用对企业能耗及资源效率、能源效率的影响,指出了提高资源效率、能源效率的努力方向.     

基于三维物质投入产出表的区域物质流分析模型

为解决物质流分析方法(EW-MFA)通常不考虑经济系统的内在结构,而难以处理其内部物质分配、使用和转换的问题,采取以EW-MFA为框架,结合投入产出分析对经济系统结构进行概化的方法,建立了基于三维物质投入产出表(PIOT)的区域物质流分析模型。模型由一系列二维PIOT(总表、分表和附表)整合构成,对包括非质量单位物质流在内的所有原材料、产品和废物流进行描述。基于模型及其平衡关系,进一步提出结合产业结构、技术进步及社会经济等因素进行区域物质流分析的方法及指标。所建模型及其分析方法、指标,能用于识别区域经济系统的物质代谢过程与结构特征,对资源、能源消耗与废物排放作调控分析,并为区域经济发展模式的转型决策提供技术支持。     

梯形迷宫螺旋泵内部流动数值计算及性能预测

在梯形迷宫螺旋泵理论分析基础上,运用流场计算商用软件FLUENT,首次模拟了清水状态下梯形迷宫螺旋泵内部的三维湍流场,对给定基本参数的梯形迷宫螺旋泵内部流动进行数值计算和分析,从而得到了其内部流动的主要特征和外特性变化,结合数值计算与试验结果,提出了采用计算流体力学(computational fluid dynam ics,CFD)计算方法对泵的性能进行预测,为梯形迷宫螺旋泵的设计、改进和优化提供有益的参考.     

航空发动机涡轮流动及噪声数值模拟

发展可靠、高效、低噪声的发动机是航空工业不懈的追求.涡轮作为航空发动机核心部件之一,其流动及换热问题始终是贯穿航空发动机设计、制造的核心问题.随着航空发动机风扇和喷流噪声得到大幅控制,涡轮噪声逐渐凸显,并日益受到关注.为推动航空发动机涡轮流动换热及噪声数值模拟方法的工程应用,首先,以航空发动机涡轮中复杂湍流及流动换热问...     

竖直套管内自然对流沸腾最大热通量的研究

采用管内汽液均相流模型，对竖直套管内的自然对流沸腾最大热通量（ＣＨＦ）进行理论解析并提出了简化的理论计算公式．理论公式与各类实验公式比较指出了这些公式的共同缺陷和相互间不能统一的原因．理论式和本实验及其他文献的套管，长方形通道的最大热通量实验数据进行了比较，在流路狭长的情况时两者相当吻合．     

离心式污水泵内部流场的三维数值模拟

采用SIMPLE算法、kε-Ap模型和混合四面体非结构网格在笛卡尔坐标系中对离心式污水泵内部流场进行了数值模拟,得出了污水泵内固体颗粒的流动规律以及固体颗粒的分布特征,为离心式污水泵的优化设计提供理论参考。     

测量小流量的切向式涡轮流量传感器的仿真与实验

为深入研究切向式涡轮流量传感器的工作机理,推导了流体对涡轮叶片的驱动力矩,得出切向式涡轮流量传感器仪表系数的数学表达式.依据湍流模式理论以及计算流体力学,提出涡轮转子Z方向力矩平衡分析法实现对涡轮转速θ的准确预测,进而对切向式涡轮流量传感器三维流场进行了分析,得出仿真仪表系数计算公式.全量程内仿真仪表系数KS与物理实验标定的仪表系数KP的对比表明,模拟计算仪表系数相对误差最大值为7.51%,说明构建的数值模型以及提出的分析方法能够准确反映切向式涡轮流量传感器内部流体的流动特性.     

交汇区水流结构对水温分布特征的影响机理

为分析交汇区复杂的水温分布规律及其受水流结构影响的机理,采用Fluent数值模拟软件,通过改变汇流角和汇流比,模拟了不同条件下交汇区的时均流场、紊动特性和水温分布,分析了各工况下交汇区水平面及断面水温分布特征(水温非均匀性指数)和水流结构特征参量(紊动能和涡量)间的关系,探究了不同水流结构对水温分布的影响机理。结果表明:水流剪切影响热掺混层的位置,二次环流影响热掺混层的形态;汇流角或汇流比越大,断面非均匀指数越小,水温掺混越快,热掺混层随剪切层位置的改变越靠近外岸壁(交汇口对侧壁面),热掺混层弯曲程度随二次环流强度增大而增大;紊动能及涡量与断面非均匀指数之间呈现良好的线性关系。     

论无压流到有压流过渡段水流三维数值模拟

用流体软件Fluent6.2.16中的标准两方程紊流数值模型和VOF模型对由无压流到有压流过渡段内流场进行了三维数值模拟,分析了过渡段内水流流态、流速分布及压力分布规律,以期为水利工程中无压流到有压流过渡段的进一步研究提供参考。     

提高弯头下游均速管流量传感器测量精度的研究

当均速管流量传感器安装在弯头下游时,由于流体流动为非充分发展湍流,会增大其流量测量的误差.为提高流量测量精度,提出了在90°弯头下游安装流动调整器改善速度分布对称性,减小测量误差的方法.采用计算流体力学(CFD)仿真分析与实流实验相结合的方法,基于NEL流动调整器,设计出了改进型的流动调整器结构.经仿真和实验验证,安装改进的流动调整器后,均速管流量传感器的线性度误差减小到了0.176%.流动机理分析发现,上游流体速度剖面对称性是影响传感器误差的关键因素.数据表明,CFD仿真预测线性度误差的偏差小于0.056%.     

斜流式喷水推进器内部三维紊流流动的数值模拟与性能分析

应用数值模拟方法研究斜流式喷水推进器内部紊流流场,基于紊流流场计算分析了其特性.采用三维贴体坐标网格对计算区域进行剖分离散,选择k-ε双方程紊流模型,应用SIMPLEC数值方法计算内流场各流动参数,进而根据流场的计算结果预测了该推进器内部泵在不同工况下的性能.计算结果与实验结果进行了对比,二者有较好的一致性.     

高低齿迷宫气封在汽轮机级中应用的数值研究

为了研究迷宫汽封应用于实际结构的汽轮机中的流动特性及密封机理,采用商业软件CFX数值模拟了带有平衡孔和迷宫密封结构的某汽轮机高压一级半汽轮机内部流动。以第八级静叶隔板汽封为例,详细分析了所采用的高低齿迷宫气封的流动特性及密封机理。结果表明:在静叶隔板中应用转子带台阶的高低齿迷宫气封,与直通型迷宫气封相比,使泄漏气流发生多次折转,产生数量众多的大涡拟序结构与杂乱无章的小涡旋,强化了泄漏气流的动能耗散,从而明显增加了静叶隔板的密封性能。优化匹配迷宫气封的转子台阶、长短齿与大小间隙,能够进一步提高迷宫气封的气动性能。