波浪紊动及紊动要素的計算

現有波浪的紊动理論多借鑑于紊动水流的半經驗理論,把波浪运动簡化为恆定的水平水流,因而改变了波浪运动的特点,忽略了波浪垂直运动分速对紊动运动的影响,这是不够合理的。本文根据波浪流态的定性观察試驗,初步明确了波动水體內部流态沿深分区以及試驗室內的波浪临界雷諾数,並从波浪双向周期軌道运动的特点出发,推导了深水摆綫波紊动要素的計算公式,並用現場資料进行了驗証。最后还将深水波的紊动要素用鏡面映象的原理推广到浅水波紊动要素的計算。     

紊动水体中气液传质过程分析

在实验水槽中，通过测量水体中溶解氧浓度的变化，研究不同搅拌速度、搅拌头处于不同水深情况下的复氧过程，以及紊动水体中中性盐和有机物对复氧的影响，并在表面传质系数分析的基础上，摸拟计算复氧系数k2与水深H的关系。结果表明，水体内溶解氧量不仅取决于水气介面传质速率，而且也与水体内氧的扩散有关，紊动水体的复氧过程更与表面紊动动能有关；中性盐的存在对复氧影响较小，而葡萄糖则明显降低复氧速度。     

变流速比与宽度比条件下分汊河道分层流紊动特性

针对目前分汊河道分层流紊动特性研究的空白,通过物理模型试验探索分汊河道温差剪切分层流在不同上下层速度比与汊道宽度比影响下的紊动强度变化规律。结果表明:随着上下层流速比由大变小,汊道分层流发生从分层到混合的转捩。在混合流条件下,支汊沿程断面高紊动区由C形分布转变为倒C形分布,最终全断面紊动分布均匀;随着支汊宽度增大,高紊动区出现的断面位置呈现滞后性,且紊动能量值增大。其他分层流态条件下,强紊动能分布的范围和量值都有所变化。对于交汇口断面,对称汊道在断面中心处掺混剧烈,随着上下层流速比的增大,紊动能量值减小;不对称汊道出口断面紊动强烈区域向较窄的左支汊一侧移动,与岛屿尾尖位置密切相关。     

轴向柱塞泵的流量脉动对压力脉动的影响及分析

研究轴向柱塞泵的流量脉动对压力脉动的影响,通过对流量方程进行傅里叶变换,求得流量方程的另一种表达式,得出对压力脉动的影响参数。通过调节或改变这些参数来降低压力脉动,即系统加与不加阻尼两种情况下各自的压力脉动,得出了在系统中加阻尼后,起到阻容滤波的作用,在一定程度上减小了压力脉动的幅值。     

圆形紊动射流的分维测量和分析

将分维测量和数学图象处理技术结合起来，发现常用的“数盒子”法在测量分维时所获结果偏小，提出了修正“数盒子”法并用于测量圆形紊动射流的分维，研究表明：（１）紊动射流的分维尺度的上、下临界约为积分尺度和耗散长度尺度；（２）紊动射流的分维可以反映流动的分区特性。分维Ｄ湍程增加，在Ｘ／ｄ０≈６附近存在一个“跳跃”。     

城市雨水口流场及紊动特性试验研究

基于具有上下两层结构的城市洪水综合试验平台,使用三维超声多普勒流速仪(ADV)测量较大水深条件下雨水口周边流速与紊动强度的三维分布.试验结果表明:当来流水深较大时雨水口中心会出现一地漏漩涡,来流与漩涡共同作用引起雨水口周边流速显著增加.漩涡中心处流速相对较大且流速纵向分量与来流方向相同侧平均流速大于相反侧,各试验工况条件下最大流速均位于雨水口下游边缘附近.雨水口引起的漩涡增大了水体的紊动强度,紊动强度的平面分布与流速平面分布较为类似,工况2条件下平均湍流动能由水槽进口处0.004m2/s2增加至雨水口下游边缘处0.145m2/s2.水体剧烈的紊动效应使底床摩阻的影响相对减弱,流速沿垂线呈常数型和线性型分布,不符合明渠水流对数型的分布特征.     

凌津滩船闸输水廊道内动水压力及其脉动特性

对中水头单级短廓道输水船部－凌津滩船闸进行原型观测,资料分析表明：输水廓道工作阀门启门过程中,阀门下游廓道内动水压力的脉动普遍较大;阀门小开度时阀门门后及弯段内侧部位可出现瞬时负压,并于阀门门后廓道的上部出现很大的负压脉冲,负压脉冲持续时间不长,频谱分析未发现水流空化的迹象,动水压力的脉动属非空化流低频脉动性质。     

2种角度横向紊动射流的实验分析

对射入均匀横流中的单股紊动射流流场进行了实验研究.利用IFA300型热膜风速仪系统测量了对称面内的流动,射流入射方向与横向主气流之间的角度为90°和60°,得到了射流与主气流速度比R为2和4的速度场和湍动能分布,并给出了不同工况下的射流轴线轨迹.结果表明:射流入射角与速度比对流场影响很大;射流对横向主气流的影响主要集中在射流发生弯曲直至与主气流平行的区域内,当射流垂直入射时,射流背风侧存在流动分离现象,当射流倾斜入射时,分离现象基本消失;当R值增大时,射流轨迹起始段的长度增加,对主流场影响的范围增大,射流入射方向与主气流之间的角度值减小,射流轨迹的垂直高度降低,射流对主流场影响的区域减小.     

喷水推进泵压力脉动特性数值计算及分析

针对喷水推进器装船后不均匀来流对压力脉动特性的影响,以某巡逻艇喷水推进混流泵为研究对象,基于RANS方程和SST湍流模型,通过流体动力学软件CFX稳态计算,进行了巡逻艇航速数值预报,所得计算值与试航值误差为1.8%,从而验证了计算流体动力数值计算的可信性。采用分离涡模拟方法,对敞水泵和装船泵进行了三维非定常数值模拟,计算分析了叶轮进出口、叶轮内部、导叶内部及喷口5个截面和叶轮叶顶间隙处的压力脉动,并对不均匀来流带来的差别进行了研究。结果表明:在敞水泵和船后泵的叶轮出口、导叶内部,水流距叶轮越远,压力脉动影响越小,压力脉动频率取决于叶轮转动频率,压力脉动幅值沿轮毂到轮缘逐渐增大,船后泵压力脉动幅值整体高于敞水泵;对于均匀来流,敞水泵旋转域叶轮室的压力脉动频率主要受导叶的影响,船后泵则受轴频的影响,二者压力脉动幅值在叶顶间隙处均从叶顶沿导边到随边逐渐增大;对于敞水泵,流道出口压力脉动频率主要受叶频控制,对于船后泵,压力脉动频率为轴频。     

天线在随机脉动压力作用下的运动感应电磁噪声

研究了天线在随机脉动压力作用下的运动感应电磁噪声,包括:随机脉动压力谱密度计算公式的建立;电极对天线运动感应电磁噪声的产生机理与计算方法;仿真结果及分析。研究结果对于水下通信有重要的应用意义。     

管道泵压力脉动及振动的研究

为了研究管道泵内部的非定常压力脉动与振动的关系,采用商业软件对一比转速为221的管道泵进行内部全流场三维非定常数值模拟,计算得到不同流量工况下蜗壳内部及蜗舌附近区域的压力脉动特性.通过分析数值计算发现非设计工况下的压力脉动强度高于设计工况,蜗舌区域的压力脉动强度最大,叶片与蜗舌的动静干涉是产生压力脉动的主要原因;同时论证了压力脉动与蜗舌的螺旋角有关,非设计工况下的液流角与蜗舌螺旋角产生偏离,导致液流与蜗舌的强烈撞击.通过振动试验发现:非设计工况下的振动强度高于设计工况,叶频及其倍频是振动的主要激励频率,蜗舌附近区域的振动强度高于远离蜗舌区域,压力脉动的发展趋势与振动强度的发展趋势基本符合.这表明了压力脉动是管道泵产生振动的主要激励源.     

潮流模拟中平面紊动黏性系数及动边界处理的影响

利用实测资料计算不同平面紊动黏性系数下的潮流场,并就湿地特性动边界处理技术中3个主要参数独立变化情况下的潮流场作了进一步模拟;在此基础上,比较分析了紊动黏性系数及湿地特性中各参数对潮流场断面流速分布及沿程潮位变化的影响,同时,对湿地特性中各参数的合理取值进行了探讨.结果表明,紊动黏性系数愈大愈具有均匀断面流速分布及阻水的作用,实际数值计算中应以H3＝0.01作为取值的上限,而其他2个参数的选取应以实际底床组成及地形变化等作为参考进行取值为最佳.     

不同叶片数对低比转速离心泵压力脉动的影响

为了研究不同叶片数对压力脉动的影响,在保证叶轮其他几何参数不变的情况下,将叶片数设计为4、5、6三种情况,采用FLUENT软件、RNGk-ε湍流模型和滑移网格技术,对低比转速离心泵进行了三维非定常数值模拟,分析了不同叶片数对蜗壳隔舌、蜗壳-叶轮间隙以及蜗壳扩散段内压力脉动的影响.结果表明:各个叶片数泵在三个监测点压力脉动频率均以叶片通过频率为主,且在隔舌处压力脉动幅值变化最大;6叶片数泵在小流量下,隔舌处压力脉动幅值变化均小于4、5叶片数,其最大脉动幅值约为静压均值的9%左右;5叶片数泵隔舌处,在0.6、1.4倍设计流量时压力脉动幅值明显大于设计流量下的幅值,约为设计工况下幅值的2倍和2.4倍;4叶片数泵在1.0、1.4倍的设计工况下,隔舌处的压力脉动变化最大,其最大幅值约为设计叶片数的1.29倍和1.4倍.在不同叶片数时,蜗壳扩散段和蜗壳-叶轮间隙内压力脉动变化相对隔舌处较小.     

k-ε模型中紊动扩散系数的修改及验证

本文用环境水力学方法推求污染带内的紊动扩散系数，代替标准k-ε紊流模型中的紊动扩散系数Г=vt/σt，试图克服k-ε紊流模型中紊动扩散系数假定为各向同性的缺陷．用两种方法确定的紊动扩散系数分别代入扩散方程进行数值模拟，并与实测资料进行了比较．结果表明．环境水力学方法所确定的紊动扩散系数更符合实测资料．     

原型混流式水轮机尾水管压力脉动及补气试验分析

本文叙述原型混流式水轮机尾水管内水流压力脉动及采用强迫补气方式的试验方法,并根据试验结果,对尾水管内水流压力脉动幅值与导叶开度(或出力)、补气量的关系进行初步分析,对确定最优补气量进行初步探讨。     

贯流泵压力脉动测试信号的采集及处理分析

结合南水北调东线工程金湖站贯流泵装置,采用基于LabVIEW的压力脉动测试方法对叶轮和导叶内水流的压力脉动进行测试,对压力脉动信号进行幅域、时域和频域三方面的分析处理,据此提出机组投运早期尽早测量叶片固有频率等减小压力脉动的措施,有利于贯流泵性能的提高.     

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。     

螺旋桨空化压力脉动及噪声数值计算

为了揭示声压与流动引起的压力脉动之间的区别与联系,以及声学积分面对噪声计算的影响,以斜流中的PPTC(potsdam propeller test case)桨为研究对象,基于均质混合流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型及FW-H方程,对螺旋桨空化噪声进行了计算及指向性分析;之后进行了压力脉动流动分...     

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列模型相结合的研究方案具有很好的应用前景和经济价值。     

基于长短叶片混流式水轮机压力脉动分析

为了探讨长短叶片混流式水轮机的压力脉动规律,采用SST模型,探讨多种工况下水轮机的速度分布、压力变化以及多监测点的压力脉动情况。研究结果表明:转轮出口处流动过程极为复杂,蜗壳与转轮存在动静干涉,且随着流量的增加,蜗壳与转轮的动静干涉效应越明显。转轮区域压力脉动的产生是因为导叶出口水流流动不均匀,造成导叶及转轮间动静干扰。