复式河道滩槽泥沙粒径分布特性

以实体模型概化水槽为基础,研究水深、含沙量及泥沙级配等因素对滩槽泥沙粒径分布的影响.复式河道滩槽泥沙粒径的分布一般具有进口悬沙粒径大于出口悬沙粒径、主槽床沙粒径大于滩地床沙粒径、主槽悬沙粒径大于滩地悬沙粒径以及床沙粒径大于悬沙粒径等基本特征;滩槽床沙粒径比随滩槽相对水深的增加而增加,但滩槽悬沙粒径比随相对水深的变化不大;滩槽床沙粒径比随着含沙量的增加而减小,粗颗粒泥沙的减小幅度要比细颗粒泥沙大,而滩槽悬沙粒径比随含沙量变化不大;滩槽悬沙粒径比及床沙粒径比均随着来沙粒径的增大而减小,滩槽床沙粒径比的变化幅度要大于悬沙粒径比的变化幅度.通过分析滩槽泥沙粒径分布的主要影响因素,建立了相应的经验公式.     

滴头壁面形貌对微颗粒与壁面黏附特性的影响

为了研究在含沙滴灌条件下,灌水器迷宫流道内壁面形貌对灌水器内流动特性以及流道内颗粒-壁面黏附的影响,以详细分析灌水器的堵塞机理,对不同形貌的矩形流道进行了水力性能测试实验,并利用粒子图像测速(PIV)平台对灌水器流道内颗粒-壁面黏附进行可视化实验,结合计算流体动力学的方法对其流场进行了数值仿真计算.研究结果表明:壁面粗糙元(高度为流道水力直径的10%)使得流道的阻力系数显著增大,即在同一工作压力下灌水器的出口流量变小;粗糙元改变了流道内沙粒浓度的分布,且粗糙元附近的沙粒速度较低,粒子与壁面碰撞后更容易黏附壁面,使得灌水器流道更容易堵塞.     

采用能量平衡黏附理论的灌水器泥沙-壁面黏附特性研究

为了从量化的角度评价灌水器的抗堵性能,从单个沙粒的角度,分析了其在滴灌灌水器迷宫流道内的行为,建立了基于能量平衡的颗粒黏附模型,并计算出黏附临界速度.通过粒子图像测速可视化试验与计算流体动力学数值模拟相结合的方法,对采用能量平衡的黏附理论模型进行了适用性验证.研究发现,当灌水器入口压力越大、颗粒粒径越大或者颗粒-壁面间...     

矩形迷宫灌水器流量对水流流场与压力场的影响

基于CFD(Computational Fluid Dynamics)流体分析软件FLUENT,以同一结构参数的矩形迷宫灌水器为研究对象。在1~10L/h范围内的5种流量条件下,对灌水器内水流流动进行数值模拟得到其水流流场与压力场。结果表明:随着流量的增大,漩涡区流速增加导致该区扰动增强,其内存在的零速度区范围变小,流体内颗粒不易在此沉积;漩涡区的消能能力也有所增强。故在1~10L/h范围内,可适当增加流量提高迷宫灌水器抗堵塞性能及消能能力。     

柳河流域来沙与产沙分析

本研究也探讨了柳河流域悬移质泥沙颗粒特征,及泥沙粒径与径流量、含沙量间的复杂关系,及其对流域侵蚀产沙过程的反映。     

流量对矩形迷宫灌水器旋涡的影响分析

以流道内旋涡区为研究对象,采用计算软件FLUENT,选用标准k-ε模型对4种流易下的矩形迷宫灌水器流场与旋涡区涡旋强度、压力变化等进行数值模拟分析,将计算结果使用TECPLOT以及AUTOCAD进行处理。结果表明,矩形迷宫灌水器内水流由较大流速的主流区与封闭的旋涡区组成,旋涡区一方面可以增强灌水器的消能效率与抗堵塞性能,另一方面由于零速区的存在易引起灌水器堵塞,流量变化对旋涡区流动没有影响;流量与旋涡区面积和涡旋强度呈正相关关系,同时旋涡中心点位置随着流量增大逐渐偏离灌水器壁面并向下游移动,所以在流道优化中应对公称流量下流道内旋涡区进行优化,旋涡区压力由边界向中心逐渐降低,在旋涡中心处降至最低,压力降低速度随着流量的增大而加快。     

黄河的高含沙水流问题

高含沙水流一般属于二相水流，液相为清水与细颗粒泥沙组成的浑水，固相则为粗颗粒泥沙。粗、细泥沙的分界粒径因含沙量的增大而加大，当含沙量超过某一临界值时，整个水流转化成为均一的一相浑水。物质组成越细，这个临界含沙量越小。 高含沙水流可按宾汉体处理，其粘滞性远较清水为大。在流速和水深还相当大时，就有可能从紊流过渡为层流流动。 紊流型二相高含沙水流具有对数流速分布，阻力损失系数接近或略小于清水水流，泥沙运动以悬移为主，含沙量垂线分布遵循扩散定律。进入层流区后，阻力损失迅速递增，且具有高度的不稳定性，会出现滚波性质的阵流现象。 高含沙水流的冲刷能力较清水水流为大，高含沙洪峰通过时，会引起河床的大幅度下降。当作用在床面上的剪切力小于宾汉极限剪力时，泥沙堵塞河床，水流不复流动。高含沙水流的这种剧烈冲淤现象，将在防洪上带来一系列的问题。     

黄河水体中COD与含沙量的关系研究

通过不同系列泥沙样品对还原性物质的吸附实验,总结出泥沙对还原性物质吸附程度的经验公式;对水体中不同含沙量下CODcr的研究,得出泥沙含量与CODcr含量呈正相关关系;并发现同一含沙量下泥沙颗粒粒径越小,对CODcr的吸附能力越强。     

浑水波涌畦灌田面沉积泥沙沿畦长分布规律试验研究

应用大田浑水波涌畦灌和连续畦灌灌水试验资料,研究了灌后田面沉积泥沙的颗粒级配组成、沉积厚度以及田面土壤容重等沿畦长的分布规律及其对入渗的影响。这一研究成果为浑水波涌灌节水机理和技术要素的研究奠定了基础     

基于正交试验的迷宫流道灌水器参数化设计研究

采用正交试验设计方法，取三角形迷宫流道灌水器的关键参数为因素，利用光固化快速成形技术制作出各参数组合的灌水器与外管一体化结构原型，并进行了灌水器水力性能的试验研究．流量和流态指数的极差和方差分析结果均显示出流道转角对流态指数的影响最显著，而流道单元数对灌水器流量的影响最大，这一结果有助于解决流道经优化后带来的流量增大问题．应用多元线性回归法拟合出灌水器流量系数和流态指数与参数的关系式，进而得到了流量与压力的回归方程．验证试验结果表明，回归方程能较好地预测迷宫流道灌水器流量与压力的关系，从而实现了灌水器参数化的结构设计．     

滴灌滴头内流场的数值模拟及流道优化设计

针对滴灌技术中农用传统迷宫型滴头流道内易堵塞的缺点,提出根据流线形状设计"自清洗"型滴头的思想.以滴头流道内流场的三维数值模拟分析为基础,以减少非主流区域通流面积和避免较大的主流速度梯度为基本思想,对滴头流道的结构形状进行优化设计,消除流道中的滞止区和涡旋区,使得流道内速度分布趋于均匀以减少低速流动区域.优化前、后的计算结果表明:优化后的滴头能够有效地避免内部涡旋和滞止区的产生,提高了滴头流道的抗堵性能;滴头在紊流流动状态运行时,流道的近壁面速度较高,抗堵性能更好;优化后的滴头流道整体压降降低,可以通过延长流道长度和增加进口流量予以弥补.     

浑水入渗的基本特性研究

依据大田土壤清、浑水积水入渗对比试验资料,揭示了浑水入渗的一些基本特性。对试验结果进行分析后表明:在相同入渗条件下,浑水入渗主要受泥沙含量的影响,由于入渗浑水中的泥沙入渗时在地表形成一个沉积层,因而对入渗起到阻碍作用,使得浑水累积入渗量和稳定入渗率都随浑水泥沙含量增大而减小;浑水入渗也符合Kostiakov-Lewis入渗模型,入渗指数随浑水泥沙含量的增大而增大,入渗系数和相对稳定入渗率随浑水泥沙含量的增大而减小。研究结果对于指导浑水灌溉可提供参考。     

超细分级机进料管内颗粒分散的数值模拟

采用欧拉-拉格朗日模型对超细分级机进料管内的气固两相流进行了数值模拟。通过引入颗粒浓度分布不均匀度,建立了颗粒分散性的评价方法,对比分析了导流片数量、尺寸、间距分布形式、入口风速、入口固体浓度、粒径对颗粒分散性的影响。结果表明:导流片的添加能提高颗粒的分散性;随着入口风速的提高,颗粒分散性逐渐提高,当风速大于13.6m/s时,分散性变化不大;随着入口固体浓度的增加,颗粒分散性降低;随着粒径的增加,颗粒浓度分布不均匀度增加,颗粒的分散性变差,当粒径大于50μm时,颗粒分散性基本不变。     

浑水波涌畦灌特性试验研究

利用大田浑水波涌畦灌灌水试验资料,分析研究了浑水波涌灌节水效果、灌溉质量和各灌水周期水流推进速度特性。在此基础上,研究了浑水含沙率对浑水波涌畦灌节水性和灌水质量的影响。研究成果为进一步研究浑水波涌灌理论与技术奠定了基础。     

超临界水氧化水膜反应器的气固两相流分析

基于欧拉-拉格朗日方程的拉格朗日离散相模型,并建立颗粒的受力模型,对超临界水膜反应器内的气固两相流特性进行数值模拟。模拟并分析了颗粒直径、入口速度对超临界水膜反应器内的颗粒运动规律、分布特性以及颗粒接近多孔璧的参数的影响,并且分析了超临界水膜反应器中一定直径的颗粒的流体随体性。对研究和优化超临界水膜反应器的气固两相流特性具有一定的指导意义。     

浑水入渗作用下尾矿砂渗透规律试验研究

通过自制的多功能浑水渗透试验装置,配置浓度为0%、10%、20%、30%、40%的浑水做砂柱入渗对比试验,模拟浑水入渗过程中累积入渗量、渗透系数与孔隙度等的变化情况。实验结果表明,浑水浓度在入渗过程中对尾矿砂的物性参数具有显著的影响,浓度越大,浑水中固体颗粒沉积得越快,入渗后砂柱的渗透系数和孔隙度越小。在浑水入渗的初始阶段,粗颗粒的沉积滞留起主要作用,随着入渗时间的增长,细颗粒的入渗和滞留对参数影响变大。研究结果对尾矿坝的设计和渗流分析具有一定的参考价值。     

螺旋流冲沙与输沙

水土流失与泥沙淤积是一个普通性的问题,水库泥沙严重淤积的原因是上游无永久有效的水保措施而自身又无完善的冲沙与输沙的设施,压力缝隙螺旋流具有流速高,水层薄,切力大,流程长,以及有利的压力分面等特点,可被应用于中冲刷淤积泥沙,在２ｍ水头下,其浓度可达４００～９００ｋｇ／ｍ＾３水平管螺流可应用“抬托”泥沙,使推移质容易地转变悬移质,从而可大幅度低流速,减小能被;为高浓度,低能耗,远距离输送泥沙提供一种新     

迷宫式新型流道对质子交换膜燃料电池的性能优化

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)具有广泛的应用前景。为了提升流道构型对于质子交换膜燃料电池的综合性能,通过建立一种三维单相、等温的圆形交错迷宫式流道质子交换膜燃料电池模型,分析新型流道对质子交换膜燃料电池的输出性能、阴极氧和水浓度分布及阴极进气流速的影响。结果表明,圆形交错式流道相较于矩形交错式流道和蛇形流道电流密度提升25%和143%,也可以明显的改善流道内反应物和产物的分布和输运。阴极进气流速的增加可以提升电池的性能,但也会带来其他额外的损耗。可见,圆形交错式流道可以有效提升输出性能,改善氧和水的分布。     

浑水入渗砂柱孔隙水压变化试验

浑水渗流的一大特点就是一个非稳定渗流过程,一个不同于变水头渗流的非稳定渗流,地层的渗透路径和整体渗透系数随着时间的增长不断变化,渗流水中的悬浮物也会随着时间的增长不断的沉积。这类工程问题有长期浑水灌溉对土壤渗透性能的影响,洪水在坝前淤积淤泥对绕坝渗流的影响。通过试验,测定了尾矿砂的颗粒级配曲线,主要成分为二氧化硅,又开展了不同入渗水头,不同浑水含沙量,不同级配尾矿砂条件下,浑水渗流的砂柱的试验研究,分析了水头高度随时间的变化情况。