Condensation-Induced Steam Bubble Collapse in a Pipeline

IntroductionInfluidflowpipelinesenormousdamagemaybecausedbywaterhammerduetocavitycollapsecausedbysuddencontactionoftheliquidcolumnorbysteambubblecollapsewhenthesteambubblecontactscoolwaterandcondenses.Steambubblecollapseandthesubsequentwaterhammerreportedinanuclearpowerplantdestroyedthefeedwaterpipingintheplant.50mlongpipesweredeformedandpulledfromtheiranchorsbytheaccident.Thewaterhammerforcewasestimatedtobe0.7MN.Thiskindofaccidenthasalsooccurredinothernuclearpowerplantswhereoperatorsreported…     

利用激波管进行水蒸汽凝结过程的理论和实验研究

水蒸汽凝结过程是一种含有潜热的两相非等熵过程.本文在一台激波管装置上,对水蒸汽的凝结问题进行了实验研究.本文采用经典成核理论,将特征线方法应用到水蒸汽凝结过程,进行了理论分析和数值计算.本文的实验结果与国外其他作者在激波管上所作的同类结果能吻合较好.     

高超声速喷管中水蒸气凝结的数值研究

我们针对高超声速燃烧加热风洞喷管流动的大扩张比、高马赫数、高低温气体并存和高水蒸气含量的特点,发展了兼顾高温气体效应与水蒸气非平衡凝结过程影响的有限体积计算方法,对伴随水蒸气凝结的喷管流动的机理开展了数值研究.计算中,凝结模型采用Hill矩方法进行模拟.数值分析着重关注喷管进出口气流的参数变化.结果表明,燃烧加热风洞的凝结问题计算中,应考虑高温气体效应的影响,以保证结果的合理性;随总温、水蒸气含量等参数的不同,喷管流动中的凝结现象会呈现明显不同的特征,适量的水蒸气含量和较低的总温会使得凝结后的流场参数发生显著改变.     

湿工况下翅片管换热器空气侧热质传递的数值模型

析湿在翅片管换热器用作蒸发器时经常发生,对换热器的性能有重要影响.文中提出了能从机理上对湿工况下翅片管式换热器空气侧的热质传递过程进行模拟的数值模型,它不仅包括用于反映水蒸气和液态水之间由于浓度差所形成的传质模型,而且包括基于经典成核理论的反映水蒸气直接冷凝过程的传质模型.该模型的计算精度较好,传热无量纲参数jh和实验数据的平均相对误差为6.93%,传质无量纲参数jm和实验数据的平均相对误差为12.1%.数值仿真表明,空气相对湿度仅在部分析湿工况下对传质特性有较大影响.     

寒区非饱和土体混合态水分迁移研究进展

综合分析了冻土液态水和气态水迁移机制以及水热耦合数值模型,归纳了土水势理论和水汽迁移成冰理论的研究进展,综述了冻土传统水分迁移驱动力理论和水汽迁移驱动力理论,分析了工程地基土体增水机理,对水热力和水热汽耦合作用理论进行了总结分析,并对比了不同数值模型的特点。因冻土冰水相压力的不明确,Clapeyron方程在冻土中的适用性还需进一步探究;水汽遇冷冷凝作用和水汽蒸发凝结作用很好地解释了非饱和土体的增水机理;传统水分迁移理论多是基于液态水展开研究,忽略了水汽运移的影响,水汽迁移成冰理论很好地解释了水汽运移引起的工程冻害;水热力耦合迁移理论没有充分表征应力场的作用,不能完全揭示土体冻胀的形成和发展过程。     

Acid condensation and heat transfer characteristics on H-type fin surface with bleeding dimples and longitudinal vortex generators

Acid condensation rate is an important factor denoting the acid corrosion, and the reduction of the acid condensation can significantly relieve the acid corrosive effect on the wall surface and improve the security of the equipments. In this study, the characteristics of both heat transfer and acid condensation of the finned tube in heat exchanger were numerically studied. In the numerical model, we simulated the acid condensation by considering the vapor-liquid equilibrium effect and multi-component diffusion effect. Based on the H-type finned oval tube, we proposed three novel types of fins to both enhance the heat transfer and reduce the acid condensation. The parametric effects of gas temperature, acid vapor concentration, water vapor concentration, and Reynolds number were investi- gated on different fin structures. The results show that the tube bank with the new structured fins can improve the performance on both heat transfer and acid anticondensation.     

周期性边界条件下多层墙体内热湿耦合迁移

为了研究墙体在室外热湿气候下内部温度和水蒸汽密度变化,建立以温度梯度和水蒸汽密度为推动势的多层墙体内一维热湿耦合传递方程.在室外温度、水蒸汽密度周期性变化作用下,利用Fluent软件修改标量方程求解该耦合方程,将对数值结果同文献实验结果对比,两者较好吻合.以室外典型年参数计算冬、夏季墙体内水蒸汽分压力及热流密度分布.计算结果表明,在冬季内保温和墙体接触面发生冷凝并结露,外保温在冬、夏季均不会出现结露.     

多重阀门关闭降低高压管道水击压力的机理和实验研究

高压管道中阀门的关闭会产生水击压力,水击压力过大会破坏管道系统,造成严重的安全事故。提出一种多重阀门关闭降低水击的新方法。为了得到管道内水击压力,采用CFD软件仿真进行计算。多重阀门关闭方法相较于一般的单个阀门关闭,有效地降低了管道中产生的水击压力;并通过试验验证了多重阀关闭方法的有效性。在此基础上完成了双阀门关闭模型的各参数影响水击压力数值的模拟仿真计算,得到上游阀门开度、阀门关闭速度、两阀门间距对水击压力的影响规律。通过对比三阀门关闭模型的水击压力模拟仿真计算,得到双阀门是最优选择的结论。研究结果提出了一种降低高压管道中的水击压力的新方法,对高压管道的安全输送有重要意义。     

金属表面涂覆干燥剂的防凝露研究

针对金属设备表面发生凝露问题,提出在金属表面涂覆硅胶干燥剂的技术方案,通过硅胶被动吸湿防止凝露产生.通过构建实验系统,用发生凝露的时间参数t表征此措施的防凝露效果.实验表明,涂覆硅胶干燥剂可延长t,当金属温度低于露点温度时,对应环境的露点温度越低,防凝露效果越好;当露点温度一定时,金属温度越高,防凝露效果越明显.进一步用吸附动力学模型对涂覆干燥剂金属样片的凝露过程进行分析,并计算了水蒸气扩散系数,其大小影响凝露发生的时间.结果表明,扩散系数与环境的水蒸气分压及硅胶自身温度有关.当硅胶温度相同时,水蒸气分压越小,扩散系数越小;当水蒸气分压相同时,硅胶温度越高,扩散系数越小,发生凝露所需时间越长.     

压力供水管路事故停泵时缓闭蝶阀关闭方式的优化

为控制长距离有压输水管路的水锤压力,运用特征线方法,结合某实际工程,对长距离有压输水管道系统的事故停泵过程进行了计算,得到缓闭蝶阀不同关闭时间和关闭方式下各管段内沿程的最大和最小水锤压力以及相对空化体积数.计算结果表明,不同缓闭蝶阀关闭方式下,管内展现出不同的水锤特性,直接体现在管道的相对空化体积及空化区域上.通过对比分析,提出相对最优的缓闭蝶阀关闭时间和关闭方式.     

空化热力学效应对相间质量传输过程的影响

为了分析空化热力学效应对相间质量传输过程的影响,应用二次开发技术在商业软件中引入修正的Merkle空化模型及液氮物性参数随流场温度的变化,并在能量方程的源项中考虑了空化的影响,对绕对称回转体液氮空化流动进行了计算.通过将计算结果与实验数据进行对比,对计算方法进行了验证.基于数值计算结果分析了空化热力学效应对质量传输过程的影响.相间质量传输过程包括蒸发和凝结过程.在蒸发过程中,低温流体空化的发展不仅与当地空化数σ有关,且依赖于流场的密度比R(T).随温度升高,液体/蒸汽的密度比梯度(dR/dT)增加,导致蒸发量减小;随温度升高,饱和蒸汽压变化梯度升高,导致蒸发量减小.凝结过程中,随温度升高,(1-φl)值减小,凝结量减小;随温度升高,max(0,Cp+σ)值增大,凝结量增加.     

有压输水管道系统含气水锤研究

通过模型试验研究有压输水管道系统阀门关闭时间对汽化时间和弥合水锤压力的影响,管道中的含气量对弥合水锤压力的影响．研究结果表明,在有压输水管道系统中,弥合水锤压力与汽化时间的大小有密切关系,计算机数据采集的频率对水锤压力的波形有明显影响．建立了含气水锤的气泡一离散数学模型并进行了数值计算,数值计算结果与试验测试值是吻合的．     

水翼多模态的空化结构演化与空腔溃灭压力的耦合特性

采用可压缩的数值方法计算了不同空化数下绕流水翼的空化流场, 分析了非定常空化流动中空化结构的脱落模式、溃灭过程, 以及压力波的释放、传播及其与残腔的耦合特征. 结果表明: 可压缩数值模型能够捕捉局部腔体溃灭时压力波的释放、传播和回弹现象; 不同空化数下存在不同的腔体脱落、溃灭模式; 在特定的空化数下, 可能会在一个大的空化结构脱落循环周期内包含多个动力学演化过程, 空化结构的溃灭也会诱导多个压力脉动峰值, 并对剩余残腔总体产生抑制作用; 由凝聚激波诱导的残余腔体溃灭具有持续时间长、压力脉动幅值小的特点; 而大尺度云空化脱落腔体溃灭时释放的压力波持续时间短、脉动幅值大, 这些都可能造成机械结构振动和空蚀破坏.     

绕Hydronautics水翼超空化的发展及其形态特征

为深入了解超空化流动机理,采用高速录像和图像处理技术,观测了绕Hydronautics水翼的超空化流动形态. 结果表明,超空化的发展经历了空穴形成、两相共存和完全发展3个阶段. 空穴开始形成时,空化区域充满了均匀分布的水、汽混合介质,空穴尾部处于不稳定状态;两相共存阶段,临近水翼区域形成透明的纯汽相区,空化区域后部仍是水汽混合的两相区;在完全发展阶段,汽相区已经占据了空化区域的绝大部分,水汽混合区呈窄带状分布,整个流场已基本处于准稳定状态.     

3D water-vapor tomography with Shanghai GPS network to improve forecasted moisture field

THE VERTICAL PROFILE OF WATER VAPOR IS VERY IMPORTANT FOR REVISING AND IMPROVING THE INITIAL MOISTURE FIELD OF MID-SCALE NUMERICAL WEATHER MODEL. AT PRESENT, THE THREE-DIMENSIONAL (3D) INFORMATION OF WATER VAPOR IS PROVIDED MAINLY BY RADIOSONDE. HOWEVER, …     

冷凝消雾收水装置设计计算方法

冷凝消雾收水装置可实现冷却塔水蒸气深度回收,基于对间壁式冷凝消雾收水装置结构研究,提出了适用于CSCT和FSCT冷凝消雾收水装置的设计方法,建立了冷凝收水装置热力计算模型、冷凝量计算模型及阻力计算模型;并构建了冷凝收水装置设计计算流程。计算方法可为冷凝收水装置的设计及优化提供参考,是机械通风冷却塔冷凝消雾收水装置技术研发和推广的关键支持。     

Simulation of sub micron particle formation and growth during combustion processes

Recently ,hazardscausedbysuspendedparticu latematter (SPM ) ,especiallybyparticleswithdiam etersmallerthan 1.0 μm (PM 1.0 ) (calledsub mi cronparticles) ,havereceivedmuchattentionintheenvironmentalresearch[1] .Combustion processcaninherentlyresultintheformationofsub micronparti clesanditisamajorsourceofatmosphericloadingofsuch particles .Thesecombustiondevicesincludesmelters,coalcombustion ,waste to energyincinera tors ,andcementkilns .Althoughenvironmentalreg ulationsaredesignedandusedunde…     

Heat Transfer in Flue Gas with Vapor Condensation

IntroductionDetermination ofthe total heattransfer coefficientsfor the convection of gases containing acondensable vapor is an increasingly important andinteresting topic,since this kind of heat transferprocess is frequently encountered in the utilizationof waste or low temperature energy.The recoveryof low temperature energy is an importantenvironment issue.With condensable vapor,theconvective heat transfer is greatly increased by thecondensation of the condensable gas (water vapor)in flue ga…     

三维洪水流动的SPH数值模型

对光滑粒子动力学(SPH)方法进行了改进,提出了高精度的耦合动力学边界处理方法,保证粒子的无穿透条件,通过液面粒子的支持域求和准确施加自由液面条件,准确预测水流的翻卷、破碎效应。建立洪水流动的简化模型,分析防波堤对洪水的阻碍作用,准确预测洪水流动中各种三维特征。应用SPH模型对三维圆柱形水体坍塌过程进行模拟,结果表明,SPH数值模拟结果与实验结果吻合很好,从而验证了SPH模型模拟剧烈自由液面流动的有效性。     

流体物性对空化气泡溃灭过程影响研究

文章采用VOF模型,模拟近壁面气泡在流场中的溃灭过程,研究了流体的不同物性(黏性和表面张力)对气泡溃灭过程的影响.结果表明:在近壁面,空泡将形成非对称溃灭;因水锤作用,引发高速射流在壁面产生高压而形成空蚀破坏;流体的黏度越大,气泡的溃灭周期越大,射流压强越小;空泡溃灭的周期随液体表面张力的增大而减小,射流压强随表面张力...