三峡溢流坝下游冲坑流动特性研究

针对三峡溢流坝下游冲坑水流的特点,利用正交网格变换原理,将复杂的冲坑水域变换成简单的矩形计算域,并与有限体积法有效地结合起来,能使变换后的控制方程形式简单又具有守恒形式,又利用模拟紊动能Ｋ及紊动能耗散率ε的紊流模型反映冲坑水流紊动特性,成功地实现了对三峡溢流坝下游冲坑流场和压强场的数值模拟。并将计算所得冲坑临底流速及冲坑底部压强与实验结果进行了分析比较,得到了实验结果的良好验证。     

流线型喷嘴湍流射流结构与动量特性的试验研究

本试验研究是将空气通过风机送往稳定箱,稳定后经过流线型喷嘴产生高速射流射入大气,射流马赫数Ma=0.141,雷诺数Re=8.48×10~4。试验结果表明,射流结构由初始段和基本段组成。初始段中,无因次速度不存在相似性;基本段中无因次速度具有相似性。初始段中聚能效果好,具有较大的冲击性和切割性;基本段中聚能效果差,无切割性,但速度分布均匀。因此,在工业上,不同用途时应采用射流的不同区段。     

水下超声速气体射流初期流场特性的实验研究

实验研究三维水下超声速气体射流,重点分析气体射流初期气泡运动演化过程,对射流初期数值模拟结果做相关辅证.同时引进非圆整度概念,定量分析水下气体射流初期气泡运动及形态变化的某些规律,得到一些实验分析结果,为工程实践提供了有用的参考数据.     

增大液动射流式冲击器单次冲击功的试验研究

试验结果发现,当行程加大时,获得较高的冲锤末速度（５．４３ｍ／ｓ）,单次冲击功３４６．４５Ｊ。当活塞运动所需瞬时时流量忆大大超过了水泵供水的供给量时,冲击器仍能稳定地工作,这体现了射流冲击器作为一开放的系统氕地有的流量可自动补偿的优点。射流冲击器对负载的适应能力较高,且在大行程条件下,增加锤重可较大幅度地提高单次冲击功。     

流动环境中热水负浮力射流的近区特性分析

在对流动环境中平面热水负浮力射流进行数值模拟的基础上就近区特性进行分析,得到了不同排放角度和射流比下涡心和分离点位置等特征量的值.分析了水面上流速、温度、湍动能及其耗散率变化规律,对涡心断面上的动量方程和湍动能平衡进行了研究.计算结果分析发现回流区内湍动能最大值存在滞后的现象,浮力作用对时均量的影响较大,而对紊动量的影响则比较小.     

冲喷嘴碰撞壁形状对射流特性影响的实验研究

本文根据现场使用的脉冲喷嘴碰撞壁形状的变化规律;将其划为七种典型的形状;测试并分析了碰撞壁形状交化对脉冲射流特性的影响规律;同时还将普通喷嘴与七种典型形状碰撞壁的脉冲喷嘴;在相同条件下进行了岩样冲蚀实脸.得到了很有意义的结论;这为评价脉冲喷嘴在现场的使用寿命;提供了可靠的依据。


     

旋转水斗内的非定常射流干涉

采用动画解析法将冲击式水轮机旋转水斗内部的非定常流动进行时间和空间离散,在各离散的动画单元用拉格朗日法计算流体粒子的运动,模拟了非定常自由水膜流.对同一水斗,将第二射流的流动解析结果与对应的第一射流流态结果相叠加,就可根据叠加的水膜流态判断旋转水斗内的射流干涉现象.文中解析得到了旋转水斗内的射流干涉现象,并将其与模型试验照片的干涉现象进行了比较,确认发生了几乎相同的水膜流干涉.     

半封闭圆管湍流射流冲击平板的数值研究

采用标准κ-ε模型和壁面函数法,对冲击射流场的平均速度和湍动能分布进行了数值计算,将充分发展和均匀速度分布2种入口条件下的计算结果与文献中激光多普勒测速仪的测量结果进行了比较,结果表明：数值计算能够预测到湍动能分布的趋势,但对滞止点附近湍动能的预测值过高,高达实验值的5倍;在各向同性占优势的壁射流中,平均速度的分布与实验结果具有较好的一致性;射流入口条件对湍动能分布具有较大的影响;要提高冲击射流场总体的预测效果,需要针对滞止区和近壁区内的流动特性,对κ-ε模型进行修正,同时还应采用与实验尽可能一致的入口条件。     

圆形液体浸没射流冲击核沸腾传热的实验研究

以R113为工质,通过实验系统研究了圆形浸没射流冲击下射流出口速度、喷嘴直径、喷嘴至冲击板距离、液体流动方向及过冷度等对核沸腾传热曲线及临界热流密度的影响.结果表明:同一过冷度下的池核沸腾和冲击核沸腾曲线可以用统一的关联式来表达;提出的过渡沸腾传热表达式可以很好的用来关联实验数据;而临界热流密度随着速度增加及离驻点距离的减小而提高.     

考虑形状分布特性的聚能射流侵彻作用规律研究

聚能射流对带壳装药的冲击引爆能力与其侵彻有限厚靶板的剩余头部参量及剩余动能密切相关. 为研究考虑形状分布特性的聚能射流侵彻作用规律,建立了聚能射流侵彻靶板及靶后参量计算模型. 开展了50 mm聚能射流成型X光试验及静破甲试验研究,验证了计算模型的可靠性. 在此基础上,计算分析了射流形状、靶板厚度、炸高等因素对聚能射流侵彻有限厚靶板剩余射流头部参量及剩余动能的影响规律. 结果表明：随着靶板厚度的增大,剩余头部参量减小. 随着炸高的增大,一次函数形状射流剩余头部参量持续降低,常函数、二次函数形状的射流剩余头部参量先增大后减小. 在不同的靶板厚度及炸高条件下常函数形状射流的剩余头部参量均为最大;在侵彻有限厚靶板剩余射流动能方面,其剩余射流动能随着靶板厚度的增大而减小. 随着炸高的增大,常函数形状射流剩余动能持续降低,一次、二次函数形状的射流剩余动能先减小后增大. 当炸高小于4~5倍装药口径时,二次函数形状射流剩余能量最高,当炸高大于4~5倍装药口径时,常函数形状聚能射流剩余能量最高.     

摆动淹没射流对底床脉动冲击的实验研究

射流冲击是水力工程中的常见问题,摆动射流对床面的作用值得深入研究。文章针对恒定水头的恒定往复摆动的淹没射流的近壁区流场及床面动态压力特性开展了实验研究,使用超声多普勒流速剖面测量仪(ultrasonic Doppler velocity profile,UDVP)测得摆动射流在约30°、45°及60°3个不同入射角情况下瞬间的平均瞬时流场,利用压力传感器得到不同床面位置的脉动压力。实验发现,摆动淹没射流存在自由射流区、射流冲击区和附壁流区3个不同的流区。摆动射流在近壁区产生向上游回流的临界倾斜角比恒定倾斜射流时大。摆动淹没射流下冲击区床面压力随时间变化而有波动变化。床面瞬时压力峰值在射流摆动状态下略低于恒定倾斜射流情况,其随摆动频率的增加而略有降低,摆动幅角的影响可忽略。     

尾水河道冲击射流数值模拟研究

对具有工程意义的挑射水流冲击射流导致的尾水河道三维紊流流场进行了数值模拟,计算中考虑了固体边界条件和自由水面条件对水流结构的影响,计算结果表明所采用的数值方法是可行的。结果是合理的。     

可压缩轴对称冲击射流流场的数值模拟

数值模拟一种可压缩轴对称冲击射流。所构造的数值模拟方法是:直接求解柱坐标系下的二维可压缩Navier-Stokes方程的差分离散方程,其中对流项采用基于非等距网格上的五阶精度迎风紧致型差分格式,黏性项采用基于非等距网格上的六阶精度对称紧致型差分格式,时间项采用3步三阶精度Runge-Kutta方法。模拟不同雷诺数、马赫数条件下冲击射流大尺度涡结构的演化过程。结果表明:流体从喷嘴射出后卷起形成一个独立的大尺度负涡,即初生漩涡,它会在壁面处逐渐激发出一个具有正涡量的壁面二次生成涡;初生漩涡和二次生成涡互相旋转挤压,壁面二次生成涡的力量很快占优势,带动初生漩涡向流场内部发展;随马赫数的增大,初生漩涡具有更强的力量,抑制了壁面二次生成涡和其他小尺度负涡的发展;随雷诺数的增大,初生漩涡的力量有所减弱,促进了壁面二次生成涡和其他小尺度负涡的发展。     

基于旋涡强度方法的冲击射流涡结构研究

该文采用旋涡强度方法对冲击射流涡结构进行了深入研究。首先将粒子成像测速技术(P IV)测量得到的原始流场图片进行相应处理得到原始速度场,再利用b ior5.5双正交小波分析得到消除高频噪声的流场结构;然后对此进行涡量和旋涡强度计算,得到相应的涡量场和旋涡强度场。与涡量方法相比,因旋涡强度方法排除了剪切作用的影响,故可以更有效地分析流场中的涡结构。进而得到了冲击射流中的旋涡强度随压比、冲击距离、喷嘴唇厚等参数的变化规律。     

缝隙冲击射流换热数值模拟

采用标准k-ε模型对非淹没缝隙射流冲击区单相对流换热进行数值模拟.考虑冲击区对流换热的因素有射流的速度、射流出口距冲击板的距离(高度)、喷嘴的宽度、射流出口速度方向与冲击板之间的夹角、冲击板的温度及水温等.研究结果表明:射流速度对冲击区的换热影响最显著,其次是水温及喷嘴的宽度,而射流出口速度方向与冲击板的夹角只影响局部换热系数的分布.     

自动武器喷管减后坐实验研究

为了更好地研究拉瓦尔喷管减后坐结构对自动武器减后坐效率的影响,该文设计了一种改进型制退器,在制退器两旁引出向后的拉瓦尔喷管,膛内燃气经导气孔进入拉瓦尔喷管后加速喷出。以某7.62 mm机枪为实验枪,以弹丸初速和减后坐效率为研究对象进行实验研究,通过实验得到了在不同方案下的弹丸初速和枪身减后坐效率的曲线。实验结果表明:两种减后坐技术都能在不明显减少弹丸初速的情况下,得到较好的减后坐效率,并且联合使用两种减后坐技术能够得到更加理想的减后坐效率。     

采用不同湍流模型对半封闭狭缝湍流冲击射流的数值模拟

针对海洋石油工程中废弃平台切割技术的需要,采用充分发展的入口条件结合标准壁面函数,将标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型和雷诺应力模型应用于半封闭狭缝湍流冲击射流的数值模拟,采用减小网格尺寸和提高差分格式精度等措施来减小数值伪扩散对冲击射流流动的影响.结果表明:雷诺应力模型和Realizable k-ε湍流模型在湍流冲击射流的数值模拟中具有一定的优越性,Realizable k-ε模型的计算量较小;减小网格尺寸并不能降低数值黏性对计算结果的影响;提高差分格式的精度可以在一定程度上降低数值黏性对计算结果的影响,MUSCL格式并没有显著提高计算结果的精度.     

缝隙冲击射流淬火对流换热的影响因素

采用有限元方法对非淹没缝隙射流冲击区单相对流换热进行数值模拟.结合辊式淬火冷却的特点,分析了缝隙射流冲击区对流换热的影响因素如射流速度、射流出口距冲击板的距离(高度)、喷嘴宽度、射流出口速度方向与冲击板之间的夹角、水温等.结果表明:在淬火100 mm厚钢板时,经济实用的工艺参数为射流速度40～45 m.s-1,射流出口距冲击板的距离(高度)20 mm,喷嘴宽度2 mm,射流出口速度方向与冲击板之间夹角45°,水温10～35℃.     

磨料浆体旋转射流破岩钻孔特性实验研究

聚丙烯酰胺作浆体添加剂，由高压罐在高压管路中加入磨料形成磨料浆体，通过定点冲蚀岩石实验研究磨料浆体旋转射流的破岩钻孔特点。实验表明，磨料浆体旋转射流冲蚀岩石形成的破碎坑呈“V”形。与非旋射流相比，相同水力参数下磨料浆体旋转射流的钻孔直径增加1．2倍左右，破岩体积提高约4倍。添加剂聚丙烯酰胺的含量增加对提高射流的破岩钻孔深度有明显地促进作用。