钟形进水流道吸水室后壁的优化设计

基于标准的k-ε双方程紊流模型,采用SIMPLEC算法,在贴体坐标系下,通过求解三维雷诺平均的Navier-Stokes方程,对不同后壁型线的钟形进水流道内部流动进行了大量数值模拟,并在流场数值模拟的基础上对钟形进水流道吸水室后壁进行优化水力设计,给出了圆弧形设计的一般准则:当钟形进水流道吸水室后壁圆弧型线的切线与进口水流方向的角度大约为90°时,流道速度场与出口断面流速均匀度最好,此时XT-XC≈0.5B(XT为后壁距,XC为确定后壁型线的参数,B为流道宽度). B给定时,若XT在许可范围内改变,则只要参数XC满足XT-XC≈0.5B,即可获得较好的后壁型线.     

钟形进水流道蜗形吸水室的设计方法

为了完善钟形进水流道蜗形吸水室的设计方法,分别采用Vu=const、Vur=const两种方法设计了南水北调东线工程某泵站钟形进水流道的蜗形吸水室,并基于Reynolds平均的Navier-Stokes方程和标准的k-ε紊流模型,用SIMPLEC算法数值模拟了两种吸水室的内部流场,在流场数值模拟的基础上对上述两种设计方法进行了对比研究.结果表明:上述两种不同的设计方法形成的蜗形吸水室速度场和出口速度均匀度差别较小,综合考虑设计繁简度,采用Vu=const的设计方法稍好一些.     

虹吸式出水流道水力特性分析与试验验证

为了研究虹吸式出水流道水力特性,基于某立式轴流泵装置,采用数值模拟与模型试验相结合的方法,首先根据泵装置布置形式和初步设计尺寸,开发了虹吸式出水流道参数化设计软件,极大地缩短了设计周期.然后对4种虹吸式出水流道方案进行了全流道数值计算,并根据计算结果对虹吸式出水流道进行定量分析.最后将数值模拟结果与模型试验结果进行了对比.数值模拟结果表明,受叶轮旋转影响,虹吸出水流道上升段存在偏流现象;改变驼峰段断面尺寸对上、下游流态影响显著;下降段极易产生脱流和漩涡,改善下降段的不良流态可以显著降低出水流道的水力损失.对3种虹吸出水流道评价指标进行比较,指出了用轴向流速分布均匀度来评判虹吸出水流道的不足.模型试验结果表明,数值模拟与模型试验的外特性结果吻合较好,验证了数值模拟的可靠性;设计的带有虹吸式出水流道的立式泵装置最高效率为78.85%.研究结果可以为同类泵装置设计提供参考.     

水流作用下圆柱形网箱阻力的数值计算

通过对浙江省嵊泗县鳗局岛圆柱形网箱所受流速的海上实测,在Er,En不变的情况下,导出在水流作用下,圆柱形网箱网衣水阻力公式: H1F= ∫π0∫H01/2pλR(0.83cos2θ 0. 27)(0. 9701e-0.2007h)2dθdh ∫2ππ∫H 0 1/2pλR(0.83cos2θ 0. 27)(0. 9701e-0.2007h)2[1/2 1/2√0.9-0.25cos2θ]2dθdh并在d/a=1/25,Er=0.65,EN=0.76,R=8 m,H=8 m的条件下,计算结果与模型试验结果比较结果,显示网箱网衣阻力占总阻力的85.5%.     

平行平板通道中壁面凸出块热源的强迫对流换热

用数值计算法对平行平板通道内二维凸出块热源的强迫对流换热进行了研究。分析了通道中的流场和温度场变化,详细计算了热源各个表面的换热以及热源高度变化的影响,整理出各个表面平均换热以及整个热源总的平均换热关系式。雷诺数变化范围:100≤Re≤1500,热源相对高度变化:1/8≤h/H≤1/2。热源块总的平均换热关系式: Nu_m=1.0377Re~(0.37)·(h/H)~(-0.17)     

带t、g、H修正的精密液体压力计的制作与使用

我们制作了带环境温度（t）、重力加速度（g）和传压气柱高度（H）修正的杯型单管液体压力计,其允许基本误差达：±（ 0.3+p×1.0×10-3）×（10Pa或mmH2O）以内,特简介如下：1 工作原理工作原理如示意图所示。当作工作介质为蒸馏水时,则其带温度、重力加速度、传压气柱高度修正时的被测压力（P）与液柱高度（h1）之间的关系式应为：P/ h1=（1+d2/D2）g/g0［(1/ (0—(2/ (0 （1+H/H0）］…①式中：（1）P—测量的表压力（mmH2O）;（2）h1,h2,H—如图所示（mm）;h1是本仪器的示值;h2是杯形容器中的液面下降值;H指仪器零位液面…     

喷水推进器进水流道参数化设计与应用

为了优质高效地设计喷水推进器的进水流道,使其流体动力性能综合兼优,提出了喷水推进器进水流道的一种参数化设计方法.该方法将进水流道的三维几何结构用16个相互关联的参数来描述和构建.流道背部与船体的交界区域以及流道的唇部等流动复杂的区域采用贝塞尔曲线构建.调整16个参数中任一参数的值,其他参数能够根据参数间的关联性自动变化,为快速、灵活、精确地构建和修改进水流道几何结构创造了条件.参数化方法设计的进水流道的综合流体动力性能采用计算流体力学方法进行数值计算,并根据分析结果有针对性地进行流道结构的再调整.将流道几何的参数化建模与流体动力性能的数值计算联合使用能够实现综合流体动力性能优良的进水流道的快速设计.该参数化设计方法用于某喷水推进艇进水流道改进设计时取得了良好效果.     

平进口喷水推进器进水流道多目标优化设计

为了提高喷水推进器进水流道的水力性能并考虑空化性能,以水力效率、出流不均匀度和垂直度为优化目标,以进水流道内压力最小值为约束条件,对平进口式进水流道开展了多目标优化设计.采用参数化设计方法对进水流道进行三维建模,通过优化拉丁超立方试验设计方法生成75组样本,通过Kriging模型建立了设计变量与优化目标之间的近似模型,采用NSGA-II(改进的非支配排序遗传)算法在设计空间内进行全局寻优.敏感度分析结果表明:流道进口长度、水平直管段长度、下侧倾斜直管段的长度对优化目标的影响最大.与初始设计相比,在进速比为0.7时,优化后进水流道的不均匀度为0.188、垂直度为87.84°、水力效率为94.58%;优化后的进水流道对不同进速比都具有较好的适应性.     

铜城闸进水流态及改善措施

为改善位于三岔河口的铜城闸进水流态,在水工模型试验中采用明渠面层数字粒子图像测速(DPIV)系统以及化学粒子示踪法,分析不同方案中的进水流态和特征断面流速分布.结果表明,斜降鱼嘴边坡或其与抛石底坎结合的改进措施,可以有效改善铜城闸进水流态,并减小分流对河岸的冲刷效应.     

进水流道对立式混流泵装置能量特性的影响

采用计算流体力学方法,对三个不同的进水流道设计方案所组成的立式混流泵装置进行了内流数值模拟．在分析进水流道基本流态的基础上,对进水流道出口水流条件以及水泵装置能量特性进行了定量计算．数值计算结果表明,水泵的设计进水条件与水泵装置中的水泵进水条件存在明显差异,进水流道水力设计对立式混流泵装置的能量特性有显著的影响,工程设计中应重视进水流道的选型以及进水流道与水泵性能最佳匹配的研究．进水流道水力设计优化可有效地改善进水流道出口流态,确保水泵有良好的进水条件,大幅度提高水泵装置效率。