水流作用下裂隙内沉积颗粒起动临界流速研究

为了优化阻塞裂隙的水力冲刷工艺参数,采用物理试验和理论分析相结合的方法,建立了水流作用下颗粒起动有效作用流速数学模型,研究了水流作用下裂隙内不同形状颗粒的起动方式和颗粒起动临界流速随颗粒粒径、流体密度和裂隙高度的变化特性。结果表明：近圆颗粒和椭球颗粒主要以滚动方式起动,扁平颗粒以滑动方式起动;颗粒起动临界流速随颗粒粒径的增大呈现对数增大的变化规律,随流体密度的增大呈减小的变化规律;进一步地,由于颗粒起动有效作用流速与裂隙高度的增大呈负相关的变化规律,因此颗粒起动临界流速随裂隙高度的增大而增大。为提升阻塞裂隙的水力冲刷效果,应采用的方法是增加流体介质的密度,促使裂隙内更多的沉积颗粒发生起动。此外,当水力冲刷工艺运用至裂隙发育的地带时,应该适当提高水力冲刷工艺的注水量,提高堵塞裂隙的水力冲刷工艺效果。     

泥沙起动流速研究现状分析

该文通过回顾泥沙起动的随机性、运动判别标准、以及泥沙颗粒在河床面的受力分析研究,简要综述了粗颗粒散体泥沙、均匀沙散粒体及细颗粒粘性泥沙、非均匀沙、砾石和卵石以及斜坡上泥沙起动流速的一些主流研究成果,并将最近的一些研究成果与经典研究进行对比。虽然泥沙起动流速研究由国外学者奠基,但在后续的理论体系完善中我国学者也进行了较为深入的研究工作并得到许多实用的经验和半经验公式。粗颗粒散体泥沙的起动流速、均匀沙散粒体及细颗粒粘性泥沙的起动流速研究较为透彻,非均匀沙和砾石和卵石的起动机理,以及斜坡上的泥沙起动流速仍有很大发展空间,对于规律性较为不明显的起动流速研究将会成为今后研究的热点方向。     

管道水力输送中料筒起动流速的试验分析

以筒装料管道水力输送中料筒起动阶段为研究对象,研究料筒起动时承担输运任务的水流的平均流速与料筒荷重间的内在联系。给出了4种不同几何参数的料筒,在不同荷重下的起动流速,得出料筒的起动流速与荷重成正比变化;在荷重和筒长相同的情况下,较大直径的料筒更容易起动;在荷重和料筒直径相同的情况下,较长长度的料筒更容易起动。以上结果可供后续研究和工程设计时参考。     

河床泥沙起动流速公式修正及可靠性验证

在河床泥沙起动的瞬间,颗粒与水相互作用,具有相同的速度。所以在研究泥沙起动流速的时候既要考虑水体对河床泥沙的影响,又要考虑河床泥沙对水体的影响。通过探寻河床有效切应力与水体流速梯度的关系;并考虑河床泥沙内部渗流作用对泥沙起动流速的影响推导出新的均匀泥沙起动流速公式。将此公式与实验资料及前人推导公式进行对比,结果表明本公式的计算精度符合工程应用标准,能弥补采用经典流速分布公式研究泥沙起动流速时的不足;并能较好地应用于组成成分为粗粉土、沙与砾石的泥沙研究中。     

细颗粒煤粉的密实过程及其对起动流速的影响

在实体泥沙模型试验中,煤粉是常用模型沙。它在长系列实体泥沙模型试验中,与细颗粒泥沙运动特性有误差。通过水槽试验,研究了细颗粒煤粉干容重随淤积历时的变化,探讨了其密实机理及对起动流速的影响。试验结果表明煤粉的沉积密实程度对起动流速有一定程度的影响。     

截流钢筋石笼起动流速计算方法研究

以工程截流中的单体钢筋石笼作为研究对象,深入探讨了其起动机理.通过对单体钢筋石笼受力分析,推导出其起动流速计算公式,分析了公式中拖曳力系数C_D、上举力系数C_L的影响因素.通过水槽模型试验,研究了不同摩擦因数条件下多种尺寸的正六面体钢筋石笼、条形六面体钢筋石笼、扁形六面体钢筋石笼起动流速变化规律;定量地分析了C_D和C_L与钢筋石笼扁度系数λ以及沙粒雷诺数Re*的相关关系,绘制了(λ,Re*,C_D)与(λ,Re*,C_L)的分布云图.经验证表明,起动流速计算公式和C_D、C_L分布云图二者结合的钢筋石笼起动流速计算方法的计算值与试验值基本一致,较好地反映了钢筋石笼的起动情况.     

考虑位置随机性的固体颗粒起动临界流速研究

水平井钻井、砾石充填及冲砂等作业都涉及到固液两相流动的固体颗粒起动问题。液流作用下颗粒的起动与其在床面上的沉没位置有关,沉没位置的随机性导致颗粒起动的随机性。引入颗粒无因次沉没度随机变量,将其概率密度视为均匀分布,考虑颗粒重力、水流推力、上举力、水柱静压力和粒间粘结力以及各力臂与沉没度的关系,通过力矩平衡分析,建立了考虑颗粒起动随机性的临界流速公式。结合无因次沉没度的概率分布函数,在临界流速与颗粒起动标准之间建立了定量关系,为一定颗粒起动标准下的临界流速计算提供了实用公式。用得出的公式进行了实例计算,并将计算结果与已有试验结果进行了对比,在0.001～10mm粒径范围内两者吻合较好。     

非均匀沙隐暴作用的研究现状及其起动矢量式

系统回顾近几十年来国内外有关非均匀沙隐暴作用的研究状况,阐述诸多研究成晨的局限性及其存在的不足,在此基础上,作者采用最新的矢量力学分析方法,探讨任意面上处于隐蔽和暴露状态的泥沙颗粒的受力关系,建立了更具一般性的非无效产沙起动流速矢量公式,文中又对不同方位床面上的泥沙起动公式进行有益的讲座,并对暴露状态下的一维公式进行了验证。     

基于相对暴露度的无黏性均匀泥沙起动流速公式

基于白玉川提出的床面均匀无黏性泥沙双向相对暴露度、拖曳力系数、上举力系数与纵向相对暴露度之间的关系分析发现,当颗粒雷诺数较大时(大于15 700),拖曳力系数、上举力系数仅受相对暴露度影响,且幅值变化较小.CD取值在1~1.22,平均值为1.11;CL取值在0.72~0.99,均值0.86.将拖曳力系数和上举力系数引用到泥沙起动流速公式的研究中,推导出基于相对暴露度的散粒体泥沙起动底部作用流速公式及垂线平均流速公式,通过与现有的天然河道、室内水槽试验得到的泥沙起动流速资料及现有的泥沙起动流速公式比较可知,本文公式与实测资料符合良好,较现有的泥沙起动公式计算精度更高.     

钢筋石笼起动流速试验与流场结构数模分析

介绍了钢筋石笼起动流速的研究现状,针对其不足,用石笼实际边长代替化引直径,经过理论推导,提出了以拖拽力系数为主要待定参数的钢筋石笼起动流速简化公式,并在此基础上进行了a×a×c形石笼的起动流速水槽试验.通过试验,分析了扁度与稳定性的关系,得到了不同扁度所对应的拖拽力系数值并讨论了底部摩擦力系数f给钢筋石笼稳定性所带来的重要影响.此外,为更好地了解钢筋石笼周围流场的特性,构建了一个透水性绕流数值模型,并以大涡模拟为计算手段,对透水性绕流场进行了三维数值模拟.通过将模拟结果与非透水性绕流场从流场结构、涡体脱落、静压强分布以及拖拽力系数等方面进行定性、定量的对比分析,得到了透水性对流场的具体影响结果.     

任意形状平面曲线涡束诱导速度的计算

给出了计算任意形状曲线涡束在研究点(点与涡束在同一平面内)诱导速度的简单表达式，并举例做了说明。     

进水口最小淹没水深和消涡措施

为了防止进水口前产生吸气漩涡,水电站或泵站进水口前要求有一定的淹没深度,在总结具有代表性的不产生吸气漩涡的临界淹没水深经验公式的基础上,以某水电站进水口为依托开展了模型试验研究,比较了各经验公式在该电站进水口应用中的适用性。结果表明,戈登公式计算值与试验值最为接近。最后,通过模型试验进一步分析了水电站进水口漩涡的影响因素,提出了几种消除吸气漩涡的工程措施。     

前混合水射流超细粉碎煤粒的临界速度

优质的煤粉是制备高性能水煤浆的前提.在准静态条件下,基于弹性力学与Hertz接触理论,分析了前混合水射流超细粉碎煤粒的临界速度,得出了煤粒粉碎的临界速度分别与其杨氏模量的-2次方、泊松比的4次方、最大拉应力的2.5次方及密度的-0.5次方成正比,而与煤粒的直径无关.同时,对山西西山煤样粉碎的临界速度进行了理论计算,得出临界速度为37.42 m/s.该结论有助于物料粉碎机理的深入研究和高效粉碎设备的研制.     

二维浅水流动的涡运动学特性及动力学特征

建立了二维浅水流动的旋涡诱导速度公式，在已知旋涡场和胀量场时，由该表达式可确定流动速度场，对比分析了二维浅水流动中的涡运动与可压缩流动中涡运动的异同点。     

进水口前立轴旋涡的试验研究

通过分析旋涡形成的影响因素,建立了立轴旋涡的形成和类型,与佛汝德数、环量数和淹没水深三个参数的关系式. 自制了能改变进水口尺寸、型式、边界条件和水流条件等影响立轴旋涡的实验装置. 分析测得的试验结果,对底部和侧部两种进水口提供不同的系数,有利于针对实际工程中进水口的具体形式,作为估算临界淹没水深的参考.     

丁坝浑水冲刷试验研究

局部冲刷对河道建筑物的安全影响很大,丁坝作为一种治河建筑物应用广泛但设计理论有待完善。通过水槽试验,研究了单因子变化对浑水条件下的丁坝局部冲刷深度的影响,研究表明:浑水冲刷有别于清水冲刷,丁坝淹没和非淹没的情况下,冲深与相关因子的变化关系有相同也有不同,研究结果可供工程实际参考。     

二维浅水流动的离散涡方法

根据二维浅水流动中旋涡既可产生于流动边界层，也可在主流场中自生自灭的特点，建立起Eulerian-Lagrangian框架下的二维浅水流动离散涡方法；利用该方法数值仿真了高雷诺数下的二维浅水方柱绕流，得到了流动的速度场、涡谱，计算结果中明显可见流动分离、旋涡以及旋涡随时间的发展演化，即模拟出流动所具有的非定常不稳定等非线性特征。     

催化裂化沉降器旋流快分器内气体停留时间分布的数值模拟研究

采用CFX软件和RSM模型对催化裂化沉降器旋流快分器内的三维流场进行了数值模拟。并且用标量输运方程研究了气体在旋流快分器内停留时间的分布规律。结果表明，旋流快分器内气体的停留时间随着旋流头喷出速度的增大而减小，随着封闭罩内环形空间面积与旋流头喷出口面积之比（S）的增大而减小，且当S等于10时，旋流快分器内气体的停留时间小于5s；加入汽提气有利于气体的快速引出；带内插筒状物的新型旋流快分器内气体的停留时间大于目前所用的旋流快分器内气体的停留时间。     

丁坝防护沿河公路路基的合理形式分析

不同类型的丁坝对沿河公路路基的防护效果不同．应用大型流场分析软件FLUENT，采用现代三维运动界面追踪技术VOF（volume of fluid）方法和标准κ-ε模型耦合求解，对三种不同类型丁坝的绕流流场进行了分析比较，指出漫水丁坝和透水丁坝是较为合理的丁坝形式，从而为丁坝的设计和建造提供了理论分析的基础．