高聚物减阻在消防车上运用的匹配优化

本文对高聚物稀溶液在帆布管内流动的摩阻系数进行了实验研究。在此基础上讨论了高聚物减阻运用于消防车管路系统的匹配优化问题,并提出了一个匹配优化关系式。利用这个关系式能够使消防车灭火时在高聚物减阻条件下发挥最大效益。     

高分子聚合物稀溶液管内减阻起始的实验研究

本文在大量实验的基础上,提出了预测减阻起始壁面切应力T~W*与高分子线型聚合物克分子水力学体积M[η]之间的一个经验关系式。该公式具有较为满意的精确度,由此预测的壁面切应力T_W*与国外研究者的实验数据相比甚为吻合。文中还分析了聚合物溶液浓度、管径对减阻起始时的壁面切应力T_W*、其他减阻起始参数以及减阻起始后流动曲线的趋向的影响情况。所有试验是在内径为d=0.587厘米和内径为D:2.3厘米的光滑圆管中进行的。采用国产几种常用的减阻剂——聚丙烯酰胺及聚丙烯酰酸(分子量从300万～1000万),详细地观察和分析了影响减阻起始条件的因素。     

细薄肋型减阻沟纹湍流减阻特性的实验研究

对减阻沟纹的形状,尤其是肋峰厚度进行了进一步优化,提出了一种由极薄的肋峰组成的细薄肋型减阻沟纹(thinbladeriblets,简称TBR);成功地制作了TBR减阻薄膜,并对其管内减阻特性进行了实验,得到了8%的减阻效果.该实验为TBR型减阻沟纹在工程实际中的应用奠定了基础.     

卡森流体管流的减阻机理及减阻率计算

分析了流体与固体管壁之间的粘附功,揭示了卡森流体管内流动时的减阻机理,认为流体在流动过程中滑移的产生是减阻的本质. 推导出了卡森流体的减阻率表达式,讨论了各参量对减阻率的影响,并提出了实现卡森流体减阻的措施.     

仿生表面微结构减阻优化及机理研究综述

介绍了自然界中几种较为典型的非光滑结构表面生物,阐明了合理表面微结构可以改变近壁区湍流结构的规律,针对表面微结构的类型、减阻研究实例、减阻机理和减阻应用等4个方面进行了评述,提出了沟槽扩展类型,并指出减阻机理研究应拓展至复杂形态结构。分析表明:微结构类型对减阻效果有较大影响,减阻优化及其机理研究是仿生表面微结构减阻工作的重点,仿生表面微结构减阻优化可进一步提高节能降耗的效率,在飞行器、高速列车、汽车等工程领域具有广泛的应用前景。     

固液两相流管道输送的减阻问题

随着固液两相流管道输送技术的广泛应用和输送距离的加大,对其减阻问题的研究日益受到人们的重视。本文将目前的减阻研究归纳为型体减阻和静减阻两大类,并在分析两类减阻研究存在的问题的基础上提出了主动动减阻的新概念。     

无粘土冲洗液的降泵压性能研究

本文讨论了田菁减阻液的试验研究结果,即雷诺数、浓度、管径、机械降解及阳离子等因素对田菁减阻性能的影响。还探讨了紊流减阻的机理及介绍了田菁减阻液在岩心钻探中的初步应用效果.     

阳离子型表面活性剂与非离子型聚合物相互作用减阻研究

为探究表面活性剂与聚合物相互作用的减阻效果,对阳离子型表面活性剂CTAC和非离子型聚合物PAM的纯溶液和混合溶液进行湍流减阻实验测量。结果表明:表面活性剂CTAC溶液中加入不同浓度非离子型PAM,混合溶液减阻的临界温度均相同但低于相应纯CTAC溶液的临界温度,而超过临界温度后混合溶液减阻能力的下降趋势更缓;各个温度下混合溶液的减阻稳定区和纯CTAC溶液基本一致,且减阻稳定区内的摩擦系数也都相同;在超过临界雷诺数的减阻破坏区,混合溶液减阻效果更好,且PAM浓度升高,溶液减阻能力增强。提出了表面活性剂胶束联结在聚合物长链上形成了内部交联密集、结构稳定的混合网状结构模型,应用此模型合理解释了CTAC溶液中加入非离子型PAM形成的混合溶液的湍流减阻现象。     

减阻流体添加碳纳米管后的流动换热特性

提出了一种新型纳米流体的的概念,该纳米流体既有减阻流体的减阻特性,又因为添加了碳纳米管(CNT)而具有很好的的强化换热特性.探索合适的配比组分和配制工艺,试制了带有减阻特性的水基碳纳米管纳米流体(悬浮液),测定了其热物理和流变特性.试验表明,液温对减阻特性和换热特性都有强烈影响;添加CNT前后的减阻流体的减阻性能基本不变,但传热性能明显提高;使用带有减阻特性的纳米流体能够提高强制对流的综合换热特性或进一步提高纳米流体的强化传热特性.     

黄原胶水溶液管道流动减阻特性的试验

对连续循环光滑管道(直径分别为5,10,20 mm)中黄原胶水溶液流动的减阻特性进行了试验,分析了黄原胶减阻的浓度效应、管径效应以及抗剪切特性,得到了减阻率与黄原胶水溶液浓度的关系曲线、雷诺数(Re)与减阻率的影响曲线以及减阻率与剪切时间的变化曲线.结果表明:黄原胶是很好的减阻剂,在较低Re流动时黄原胶在相对较小直径(5,10 mm)管道中表现为B型减阻特性,而在较大管径(20 mm)中则为A型减阻;在高Re时黄原胶水溶液在3种管径管道流动中皆表现为B型减阻,由于其主要具有B型减阻特性,使得黄原胶具有较好的抗剪切特性.     

添加剂分子结构对减阻性能的影响及减阻效果的试验结果

本文首先分析了高分子结构对减阻性能的影响,然后通过试验研究找到了一种可供食用的新型湍流减阻添加剂(代号为PSA)。它易溶于水,在通常流动雷诺数下具有15%左右的减阻效果,为在食用系统和生物医学等某些特定领域中应用添加剂减阻技术开辟了新的前景。     

一种二元复合结构聚合物减阻涂层的制备

为了通过表面形貌构型实现水下减阻,基于Benard对流理论制备了一种具有二元复合结构的聚合物涂层。采用高压空气喷涂工艺,将涂料喷涂在基体材料上形成液膜;液膜固化后,亚mm级和μm级二元复合的形貌结构在涂层表面自发形成。对液膜体系中温度变化及物料迁移分析的结果表明:溶剂蒸发导致了温度梯度和表面张力梯度的出现,由此引发的界面流和界面变形,是二元复合结构表面形貌形成的主要原因。在清华大学SKLT-1小型高速水洞中,对涂层的减阻性能进行了初步测试。测试结果表明,涂层具有显著的减阻效果。     

减阻流中聚合物的流体动力学行为研究

基于单参数的椭球－珠簧二元模型，分析了减阻流中聚合物分子的动力学行为，求解数值积分运动方程后，得到了聚合物分子的周期运动规律和剪切稀化现象．研究结果表明，由于聚合物分子的变形效应，其旋转频率随着剪切率的增大而减小，从而提高了流体的稳定性．该模型为减阻机理的研究提供了动力学分析基础．     

流体的粘弹性对孤立涡传输的抑制机理

在清水里加入微量的高分子聚合物,可以大大降低管路阻力。减阻的机理之一就是流体的粘弹性可以抑制涡的生长和传输。本文则对一个孤立涡在粘弹性Maxwell流体中传输过程进行了研究,发现随流体粘弹性的增强,孤立涡的传输得到明显的抑制,这一结论支持了上述减阻机理。     

High-precision bio-replication of synthetic drag reduction shark skin

Nano-long chains were grafted over the replicated micro-grooves of shark skin in a novel attempt to replicate bio-synthetic drag reduction structure with high precision through synthetic bio-replication. Pre-treated shark skin was used as casting template to prepare a flexible female die of silicone rubber by soft die formation. A waterborne epoxy resin was then used to graft long-chains of drag reduction agent and prepare a synthetic drag reduction shark skin with nano-long chain drag reduction interface and lifelike micro-grooves. Replication precision analysis shows that this technology could replicate the complicated three-dimensional morphology of a biological drag reduction surface with high precision. Drag reduction experiments show that the material had an excellent synthetic drag reduction effect, with a maximal drag reduction rate of up to 24.6% over the velocities tested.     

特高矿化度Cr3+交联聚合物溶液渗流特性及其机制

针对特高矿化度油藏深部调剖需求,研制具有优良抗盐性的Cr³⁺交联聚合物溶液,用黏度计、动态光散射仪、流变仪和岩心流动等实验方法对其进行表征,研究矿化度对Cr³⁺交联聚合物溶液黏度、分子线团尺寸、黏弹性和流动特性的影响。结果表明:与聚合物溶液相比,Cr³⁺交联聚合物溶液的黏度略有下降,分子线团的尺寸小幅增加,黏弹性有所上升,阻力系数和残余阻力系数大幅度增加;当预热时间较短时,随着溶剂水矿化度的增加Cr³⁺交联聚合物溶液的阻力系数和残余阻力系数逐渐增大;当预热时间较长时,随着矿化度的增加阻力系数和残余阻力系数逐渐减小;在Cr³⁺交联聚合物溶液中,交联反应首先发生在同一分子的不同支链间(简称分子内交联),然后扩展到不同聚合物的分子链间(简称分子间交联),形成区域性网状聚集态。     

基于正交试验法的厢式货车气动减阻优化

为了优化某厢式货车的气动阻力系数,设计了驾驶室前部仿生减阻结构、顶部和侧部涡流发生器、底部涡流发生器等3种气动减阻装置。研究了3种单一气动减阻装置主要相关参数对气动阻力的影响,分别从货车外流场的速度轨迹、压力分布和湍动能分布等3方面详细分析了各单一气动减阻装置的减阻效果。在此基础上采用正交试验法对3种气动减阻装置的主要参数进行优化,获得最优减阻货车模型。研究表明:驾驶室前部突出部分的长度对货车整车气动阻力系数的影响比倾角更大;最优货车头部形状的倾角和长度分别为135°和300 mm,该模型的气动阻力系数为0.721 4,相对于货车原始模型的减阻率为8.93%;涡流发生器的高度和位置对货车的减阻效果均有较大的影响;涡流发生器可以增加货车尾部分离区流场的能量,使得尾涡区减小,气动压差阻力减小;3种气动减阻装置对货车气动阻力系数的影响大小依次为:底部涡流发生器、货车前部仿生减阻结构、顶部和侧部涡流发生器,其最优厢式货车模型的空气阻力系数为0.683 3,其复合减阻装置的最佳减阻率为13.8%。     

一种厢式货车被动减阻技术研究

针对货车气动阻力较高问题,研究了尾部上翘角对货车减阻效果的影响.货车采用简化的Ahmed模型,运用SSTk-ω湍流模型进行CFD模拟,针对不同尾部上翘角对货车外流场的影响因素进行了研究,包括气动阻力系数、表面压力系数及尾部涡结构等.研究结果表明,通过采用尾部上翘角能够减小货车尾部分离区强度,从而降低阻力.尾部上翘角在10°时阻力系数达到最小,减小阻力系数约6%.     

基于低表面能效应的疏水表面减阻机理

针对疏水表面功能材料在流动减阻方面的潜在应用,通过水洞实验研究了具有疏水表面航行器模型的阻力特性,获得了其减阻特性曲线,并得到了大于30%的实验室减阻效果.对疏水表面进行了表面能特性分析,认为表面组分中的-C-Si疏水基团引起了疏水表面的低表面能效应,是疏水表面具有减阻作用的直接原因.     

Influence of hydrogen concentration on Fe2O3 particle reduction in fluidized beds under constant drag force

The fixed-gas drag force from a model calculation method that stabilizes the agitation capabilities of different gas ratios was used to explore the influence of temperature and hydrogen concentration on fluidizing duration, metallization ratio, utilization rate of reduction gas, and sticking behavior. Different hydrogen concentrations from 5vol%to 100vol%at 1073 and 1273 K were used while the drag force with the flow of N2 and H2 (N2:2 L·min?1;H2:2 L·min?1) at 1073 K was chosen as the standard drag force. The metallization ratio, mean reduc-tion rate, and utilization rate of reduction gas were observed to generally increase with increasing hydrogen concentration. Faster reduction rates and higher metallization ratios were obtained when the reduction temperature decreased from 1273 to 1073 K. A numerical relation among particle diameter, particle drag force, and fluidization state was plotted in a diagram by this model.