电极结构对电流体运动的影响

为了研究电极结构的变化对除尘器中电晕放电产生的二次流与主流一次流耦合后形成的流场以及电场分布的影响，设计了线-传统板与2种不同结构的线-开孔板极配方式.在建立电晕放电和流场的多物理场耦合数值模型的基础上，利用COMSOL软件模拟研究了3种不同极配方式下的电除尘器通道内的电场与流场特征.模拟结果表明：电极结构对除尘器内部近板电场及流场分布影响较大.新型开孔板的近板电场强度高于传统板，随着入口流速的增大，离子风对除尘器通道内流场的扰动逐渐减小.结果同时表明孔结构能有效降低近收尘极板流速，在入口流速为0.5 m/s时，新型开孔板近板风速相比传统板分别降低了14.58%和15.62%,入口流速为1.0 m/s时，近板流速分别降低了19.94%和20.20%.这一结果表明新型开孔结构能有效减小收尘极板附近流速，减少二次扬尘，提高除尘效率.     

波形板汽水分离器汽水两相分离机理研究

采用分离流动模型模拟了波形板汽水分离器内的汽水两相流动,对波形板内液滴的运动轨迹和分离效率进行了数值计算,讨论了波形板汽水分离器内流动的压力损失随通道结构参数和流动参数的变化情况．计算中,采用“隔离”无流动部分的方法建立实际流动区域．理论计算值与试验结果一致．     

波形板汽水分离器汽水两相分离机理研究

采用分离流动模型模拟了波形板汽车分离器内的汽水两相流动,对波形板内液滴的运动轨迹和分离效率进行了数值计算,讨论了波形汽水分离器内流动的压力损失随通道结构参数和流动参数的变化 情况。     

高速载气及离子风对粉尘粒子预荷电的影响

采用线板式电晕放电结构,对通过放电通道的高速粉尘粒子载气实施电离,使粉尘预荷电后,迅速流向电收尘器的收集区.结果表明,离子风速对粉尘预荷电影响甚微,而决定于电场强度和载气速度的大小,所以预荷电区置于高流速的通风管道内,不仅有利于提高预荷电效率,还可以减小除尘器的体积,降低除尘器的能耗及运行费用.     

定常与脉冲涡旋射流下矩形扩压器流动分离控制研究

为了研究涡旋射流控制流动分离的物理机理,基于大涡模拟方法对涡旋射流控制下的矩形扩压器流场和射流流向涡结构的生成、发展等动力学演化过程进行了数值研究.结果表明:射流产生的流向涡将主流高动量气流带入分离区,增加了边界层内气流流动方向的动量,使流动分离得到了抑制.射流流场的涡结构主要由射流剪切层涡、马蹄涡、尾涡组成,由于速度梯度大小的变化,使得射流剪切层涡系的结构随着时间推移从涡卷演化为涡环.对于脉冲射流,在低频脉冲下,射流产生的流向涡呈涡卷结构,流动控制效果明显.在高频脉冲下,射流剪切层涡演变成间歇涡环结构,流动控制效果减弱.通过对比脉冲频率和占空比对流动控制的影响发现,占空比为0.5、频率为20Hz的脉冲射流具有较好的流动控制效果.     

泛比电阻电除尘器极间场强分析

泛比电阻电除尘器是一种具有辅助电极和交错平板收尘极的新型电除尘器，它对高比电阻粉尘及低比电阻粉尘均具有较高的收集效率。本文对其极间场强进行了理论分析，导出了电场强度分布式，并与普通线．板式极间场强进行了比较，结果表明，泛比电阻电除尘器的收尘场强较普通的线-板式电除尘器高，且更均匀，从而提高了对泛比电阻粉尘的收集效率。     

平板和静叶表面气流-水膜耦合流动特性的数值研究

针对平板表面的空气水膜和透平静叶栅中的水蒸气水膜耦合流动特性提出了分析气流与壁面水膜耦合作用的数值方法,即气相主流和液相水膜视为相对独立的开口系,通过在两相各自的控制方程中添加考虑相间动量和能量交换的源项,实现水膜和气流的双向耦合计算。研究表明:平板表面水膜厚度和进口水膜雷诺数近似呈1/2指数幂关系,与来流马赫数呈反比关系,与出口背压呈弱负指数次幂关系;水膜流速与出口背压近似呈线性关系;水膜附加损失对水膜流量的变化较为敏感,对来流马赫数并不敏感;透平静叶压力面侧水膜厚度分布较为均匀,在叶顶角区的叶片表面出现水膜聚积,吸力面侧水膜厚度变化较为剧烈,在叶顶和叶根角区的叶片表面出现水膜聚积。从而得出影响透平叶栅通道中水膜分布的机理是,壁面曲率通过影响相间剪切力来影响壁面水膜厚度和速度的分布,端壁上从压力面到吸力面的二次流引起水膜向吸力面侧聚积,通道涡和角涡引起的径向压力梯度导致叶片表面水膜沿叶高重新分布,水膜聚积对叶片表面的压力分布和出口气流角产生显著影响。     

介质表面的辉光放电特性

为产生大面积片状等离子体,实验研究了在介质表面的直流放电氩等离子体特性. 测试了共面电极和对面电极两种结构下的放电伏安特性曲线和等离子体发光图像,讨论了介质表面效应对电场分布和放电特性的影响. 结果表明,这两种电极结构具有相似的放电特征,等离子体通道紧贴介质表面;二者伏安特性曲线基本相同,它们随放电条件的变化规律也比较相似,但与传统平板电极直流放电特性不尽相同. 介质表面影响电场分布和电荷损失机制,因而影响放电特性. 介质表面共面和对面电极结构可以产生高密度平面等离子体.     

糖用微涡流重力沉降器中的流体特征流动与颗粒絮凝沉降

介绍了一种在糖厂用于澄清无滤布吸滤机滤汁的波纹斜槽板微涡流重力沉降器.探讨了该沉降器的工作原理,分析了流体在波纹斜槽中的流动情况.在一定的简化条件下,推导了斜槽区水力学特征流动的速度分布表达式.指出对沉降固液分离产生强化作用的特征流动是直立斜槽板上的涡旋流和沿波纹斜槽轴向的二次流,涡旋流与二次流的流速都随主体流速的增大而增大,随斜槽直径的减小而增大.文中还推导出了产生涡旋流?二次流的斜槽结构条件下颗粒的沉降速度.结果表明,颗粒的沉降速度随涡旋流和二次流的加剧而提高,从而证明在新型沉降器中,形成的特征流动对颗粒沉降具有强化作用,这也为该新型沉降器的进一步改进提供了理论依据.     

垂直横向冷气流动下圆柱气膜孔冷却和流动特性分析

透平动叶通常采用垂直横向内冷通道与气膜冷却结合的冷却结构,因此,需要考虑垂直横向冷气流动对气膜冷却流动和冷却特性的影响.以垂直横流进气条件下的简化平板气膜冷却为研究对象,采用流体计算动力学方法,对不同吹风比下常用圆柱形气膜孔的冷却和流动特性进行分析.相比于冷气腔进气条件,垂直横流进气条件下的面积平均效率在低吹风比下较小...     

静电分离器中电流体流场可视化研究

采用粒子成像测速技术(PIV)对线-板式静电分离器中微米级别油滴(2μm)的流动特征进行可视化研究,得到在充分发展的层流条件下(进口气流流速0.16 m/s)电流体随施加电压变化的典型流型及速度分布。结果表明:电流体流型和速度的分布随着施加电压的改变而变化;在外加电压低于起晕电压(小于8 kV)时,流场没有明显变化;随着电压的升高(8～12 kV),放电电极附近及分离器的下游油滴在静电力的作用下以喷嘴的形式向两个收集电极移动,径向运移速度和放电电极上游轴向速度随电压升高而升高;当施加电压大于12 kV时,在放电电极上游电流体二次流以两个对称的反向旋转涡的形式出现,涡的大小随着电压的升高而增大,径向运移速度最高可达0.4 m/s,同时在静电分离器下游出现回流,二次流和回流的出现阻碍了流体沿轴向运移;分离效率随着施加电压的增大而增加。     

低浓度固液两相流颗粒相本构关系的动理学分析

固液两相流的动理学理论认为固体颗粒相可用Boltzmann方程描述。从流场中的颗粒受力分析出发 ,应用动理学的 Chapman- Enskog法 ,探讨了低浓度固液两相流下的 Boltzmann方程的二阶近似解和颗粒相本构关系。结果表明 ,尽管颗粒所受相间力与两相脉动速度有关 ,但在两相脉动速度近乎无关的极限条件下 ,颗粒速度分布函数和颗粒相本构关系与快速颗粒流的相同。这样的极限条件在含粗重颗粒的两相流中可以近似实现     

垂荡板水动力的数值模拟

将计算垂荡板的水动力问题简化为二维竖直平板的绕流问题，计算了在各种来流情况下垂荡板的受力，给出了在计算模型下流场后尾涡片的发展图景。与试验结果对比后发现，尽管计算模型和试验时的三维模型差距很大，但只需要调整计算条件，计算结果与试验结果即可较好地吻合。这表明，在类似的情况下对于不同形状的平板，存在可以简化到二维的可能。     

高压静电除尘器中的离子风与除尘

离子风使得高压静电除尘器中粒子的运动更加复杂.它对高压静电除尘器中微细颗粒的捕集有很大的影响.在2个多世纪中,国内外的学者对离子风进行了大量的理论和实验上的探索和研究,并取得了一定的成果.本文回顾与总结了诸多学者进行的离子风与除尘的相关研究,并提出了建议:在进行除尘器内部流场研究时,应该针对三维空间进行;考虑除尘空间中离子电荷和颗粒电荷对流场分析的影响.为以后离子风的研究工作提供了一定的理论依据。     

风向对航母舰载机复飞路径上风湍流的影响*

采用低速气流运动控制方程组和湍流大涡模拟方法,研究了风速大小不变、不同风向对航母舰载机复飞路径上风脉动的影响,得到了航母复飞跑道较低高度处压强和速度脉动随风向的变化关系。结果表明,风向对复飞跑道上空压强有着较大的影响,存在风向角较正向来风相比,压强时均值有所降低,但脉动幅度有所增加,相同风向角时,左舷来风较右舷压强时均值略低,脉动幅度却稍高。压强脉动幅度越高,则大尺度脉动的周期越小。风向对复飞跑道上空气流速度的影响主要是航向速度和横向速度时均值,对垂向速度的时均值影响不大;对速度脉动的影响趋势是一致的,侧向风时的速度脉动均比正向风时大;相同风向角时,左舷风时比右舷风时大。无论风向如何,复飞起点附近均出现了长时间的下洗速度;风向角越大,下洗速度越大;相同风向角下,左舷风时下洗速度较右舷风时大。     

Planar Velocity Distribution of Viscous Debris Flow at Jiangjia Ravine, Yunnan, China： A Field Measurement Using Two Radar Velocimeters

Characteristics of planar velocity distribution of viscous debris flow were analyzed using the measured data at Jiangjia Ravine, Yunnan, China. The velocity data were measured through using two radar velocimeters. The cross-sectional mean velocities were calculated and used to examine Kang et al＇s （2004） relationship, which was established for converting the flow velocity at river centerline measured by a radar velocimeter into the mean velocity based on the stop-watch method. The velocity coefficient, K, defined by the ratio of the mean velocity to the maximum velocity, ranges from 0.2 to 0.6. Kang et al＇s （2004） relationship was found being inapplicable to flows with K smaller than 0.43. This paper contributes to show the complexity of the planar velocity distribution of viscous debris flows and the applicability of Kang et al＇s relationship.     

轴向流中固支弹性薄板的大挠度流固耦合系统的数值模拟

就轴向流中两端固支大挠度弹性薄板的流固耦合振动特性,固支薄板的结构动力学方程用有限元法离散,流场采用不可压缩的二维粘性流体(N-S方程)用有限体积法离散,结合ADINA中的流体单元划分技术,建立了双向流固耦合作用下轴向流中两端固支薄板的二维仿真模型.通过模拟仿真分析研究了给定不同流速下固支板的流固耦合振动特征和大挠度系统的振动稳定性.分别得出了不同流速下固支板中点的挠度—流速曲线、挠度时程曲线及挠曲线图.结果表明:当流速小于固支板的临界流速时,板将处于稳定的直线平衡状态;当流速大于固支板的临界流速时,板将在新的位置达到弯曲平衡状态,以及在弯曲平衡位置附近发生极限环振动.     

横向双极静电除尘器空气动力增效

为明确横向双极静电除尘器的空气动力增效机理,基于电除尘器的经典效率公式研究了空气动力对横向双极静电除尘器除尘效率的影响。数值模拟结果表明：横向双极电除尘器内荷电粒子的驱进速度是电场驱进速度与空气动力驱进速度之和。极板迎风面的空气动力增效幅度强于背风面,而极板背风面的低速回流区是主要的收尘区。实验结果表明：空气动力驱进速度与电场风速呈二次曲线分布关系。电场风速小于1.5 m/s时,气流运动强化了空气动力增效幅度;而电场风速大于1.5 m/s后,二次扬尘作用减弱了空气动力增效幅度。横向双极电除尘器除尘效率修正公式表明：在横向双极电除尘器结构参数一定的情况下,除尘效率受静电力和空气动力的共同影响。     

Laboratory models of the thermal evolution of the mantle during rollback subduction

The subduction of oceanic lithosphere plays a key role in plate tectonics, the thermal evolution of the mantle and recycling processes between Earth's interior and surface. Information on mantle flow, thermal conditions and chemical transport in subduction zones come from the geochemistry of arc volcanoes, seismic images and geodynamic models. The majority of this work considers subduction as a two-dimensional process, assuming limited variability in the direction parallel to the trench. In contrast, observationally based models increasingly appeal to three-dimensional flow associated with trench migration and the sinking of oceanic plates with a translational component of motion (rollback). Here we report results from laboratory experiments that reveal fundamental differences in three-dimensional mantle circulation and temperature structure in response to subduction with and without a rollback component. Without rollback motion, flow in the mantle wedge is sluggish, there is no mass flux around the plate and plate edges heat up faster than plate centres. In contrast, during rollback subduction flow is driven around and beneath the sinking plate, velocities increase within the mantle wedge and are focused towards the centre of the plate, and the surface of the plate heats more along the centreline.