制冷热泵装置毛细管组件及其应用特性研究

研究一种新型结构的毛细管组件,可克服传统毛细管流量变化单一的缺点,并通过优化设计其结构,使其具有较灵活的流量变化特性.采用均相流模型,对普通毛细管与毛细管组件在变工况、变工作模式下的流量变化规律进行了对比计算.计算表明,毛细管组件可较好地满足制冷热泵装置流量变化的需求.建立R22制冷热泵实验装置,对毛细管组件的应用特性进行了实验研究.结果表明,在典型工况下,当制冷负荷和制热负荷不同时,毛细管组件能提供不同的制冷剂流量,与相应的冷热负荷相匹配.     

考虑加工公差的叶片对压气机气动性能的影响

为了量化轴流压气机叶片几何多种类加工公差对气动性能的综合影响,采用多种类几何加工公差的叶片三维模型构造方法,在设计点工况下,对压气机级样本进行三维计算流体力学数值模拟,并对样本叶片计算结果进行不确定性量化和敏感性分析.选择效率最高和最低的两个典型叶片几何误差案例,研究几何误差对出口流场的影响.结果表明:当压气机级处于设计工作状态时,全部位置度、扭转度和轮廓度公差范围内的叶片几何加工误差对样本叶片的质量流量、总压比、等熵效率、轴向推力和转矩等气动性能参数的平均影响可以忽略;转子叶片转矩的相对变化最大范围为-2.90%～2.30%.压气机级的质量流量和总压比对转子叶片各截面的扭转度公差敏感性最强,等熵效率则由转子叶片叶中截面扭转度、轴向位置度以及叶根截面的轴、周向位置度决定.几何误差的综合作用导致两案例转子叶片的等熵效率较原型的最大相对误差分别为+0.31%和-0.46%.转子叶片出口截面的径向相对总压损失和出口熵云图分布显示,典型几何误差对叶片通道内气流的流通和增压能力均有影响.     

下游交叉口设置对快速路出口通行能力的影响

为缓解下游交叉口设置造成快速路出口不畅、特别是下游交叉口进口排队车辆易上溢堵塞快速路出口问题,在考虑快速路辅路流量基础上,利用间隙接受理论,建立快速路出口通行能力计算模型;通过分析辅路流量、信号周期、绿信比、交叉口进口道通行能力及进口道排队车辆传播速度5个参数,提出快速路下游交叉口进口道排队长度模型;通过分析不同变量对交叉口进口车辆排队长度的影响,提出快速路出口与下游交叉口的优化设计方案。结果表明：随着辅路流量增加,快速路出口通行能力呈缓慢下降趋势;随着交叉口辅路方向绿信比增加,排队长度快速变短;出口与下游交叉口可采用外侧式匝道设计,优化辅路进口方向绿信比,可有效避免快速路出口堵塞。     

跨临界CO2制冷系统中绝热毛细管性能模拟研究

建立了CO2制冷系统中绝热毛细管一维稳态分布参数模型,以研究跨临界CO2系统中毛细管的性能和流动特性.分别采用3种不同摩擦系数关联式(Churchill、Colebrook、Bittle&Pate关联式)进行模拟和比较,研究了CO2在毛细管内的温度、压力、焓、熵及干度等的沿程分布规律.分析了管径、入口压力、入口温度和背压等4个参数对毛细管质量流量的影响,并考虑了壅塞现象.结果表明:采用Churchill和Colebrook关联式的效果较好,92%的计算值误差在10%以内,而Bittle&Pate关联式不适用于CO2绝热毛细管计算,因为它未考虑毛细管内壁的粗糙度;背压对质量流量影响很小,即使发生壅塞,壅塞质量流量和未壅塞时的质量流量差别也不大.     

微灌压力调节器调压特性流固耦合数值计算及分析

针对微灌压力调节器在调压过程中内部压力、速度分布及调节组件运动状况等特性难以用传统方法分析的问题,采用流固耦合方法进行了数值计算。通过对比数值计算与实验结果发现,进出口压力的最小相对误差为0.98%,最大相对误差为14.28%,流量的相对误差为6.19%,从而验证了流固耦合方法的可行性。在此基础上,对压力调节器内部压力、速度分布以及调节组件的轴向位移趋势等特性进行了分析,结果表明:稳定工作状态下压力损失主要发生在调节组件与进口花篮堵头之间,压力损失占进口压力的28.13%～34.17%,该值随着进口压力的增加而增大;进口压力达到一定值后,调节组件的轴向位移随进口压力的增加而增大,最后稳定在13mm～13.8mm之间并呈波动性变化。所得结果可为微灌压力调节器设计提供参考。     

有机废气净化生物膜滴滤塔代谢产热的理论模型

将生物膜滴滤塔内的多孔填料简化为由多个管内覆盖有生物膜的竖直毛细管并行排列构成的填料，建立了一个净化低浓度有机废气的代谢产热毛细管模型.在模型中，首先，结合生化反应动力学理论，考虑气液界面、液膜和生物膜内的传质阻力以及氧对微生物生化反应的限制，获得了污染物在生物膜滴滤床内的浓度分布；再运用生化反应代谢产热理论，考虑生物降解和液膜的导热热阻，建立了生物膜和气液两相中的能量方程；最后，对方程进行离散迭代求解，获得了生物膜滴滤床内的温度分布.理论模型预测结果与实验值基本吻合. 计算结果表明：气液流量一定，结构参数不变时，进口污染物浓度越高，滴滤塔出口气体温度也越高；污染物进口浓度一定时，滴滤塔出口气体温度随气体流量的增大而上升，而随着液体流量的增加而下降.     

轮廓度与扭转角偏差对压气机气动性能的影响

压气机叶片实际加工过程中,会出现叶片轮廓度、扭转角等加工超差,对压气机气动性能产生影响。采用S1流面计算和三维数值计算的方法分别研究了轮廓度及扭转角偏差对亚音速压气机气动性能的影响,计算结果表明:轮廓度增大,叶型最小损失值增大;堵点流量逐渐降低,轮廓度为0. 08 mm时,堵点流量减小了1%;峰值效率逐渐降低,但降低幅度较小。扭转角偏差对性能的影响来自于前缘偏转对进口喉道面积与尾缘偏转对叶片出口气流角的改变;扭转角偏差对叶型最小损失值影响不大,±0. 35°扭转角偏差范围对叶片的低损失攻角范围影响较小;扭转角向前缘打开方向增大,流量-压比特性线向右上方平移;扭转角向前缘关闭方向增大,流量-压比特性线向左下方平移;扭转角偏差0. 35°,最大流量减小了0. 67%;扭转角偏差对峰值效率点的影响微弱。     

绝热毛细管的临界流动分析

制冷系统的蒸发温度、制冷量、输入功率、性能系数随毛细管的改变而变化，其工作特性对整个系统而言显得十分重要的。因此对毛细管的流动过程建立了质量、能量和动量守恒特性方程，以熵最大原则建立了临界流状态下毛细管出口临界状态的参数关联式，分析计算了进口压力和毛细管内径对出口临界参数的影响，并与标准试验毛细管曲线进行了对比，结果表明，该模型在一定参数范围内与实际状况吻合。     

液力透平的数值计算与试验

设计了液力透平试验台,对一单级液力透平进行了试验,得到了外特性曲线.采用全流场和结构化网格技术对液力透平内部流动进行了数值计算.分析了液力透平在不同流量下的压力场和速度场,得到了内部流场的分布规律.应用速度三角形对液力透平叶轮和尾水管内部速度场随流量变化规律进行了研究.结果表明:离心泵反转可用作透平运行,并具有较高的效率;最高效率的数值计算与试验结果相对误差为4.85％;透平内部的压力从蜗壳进口经叶轮到尾水管逐渐减小,进出口压差随流量增加而逐渐增加;在透平叶片背面和工作面存在漩涡区域,漩涡位置和区域大小随流量而变化;在尾水管横截面上存在的圆周速度分量随流量而变化.     

油田注水系统中毛细管内硫酸钡结垢动力学分析

通过电感耦合测试技术考察管径、管长、流量、浓度等因素对硫酸钡出口浓度的影响,结合差压法和哈根-泊肃叶公式计算出毛细管内流速变化,给出模拟水源在毛细管内硫酸钡结垢现象与沉积动力学参数。通过物料衡算建立硫酸钡沉积动力学参数,且引入管内流动速率增强系数。结果表明:在实验范围内,流动速率增强系数随着管长和流量的增加而线性增加,而沉积动力学系数随着管径、管长和流量的增加呈现非线性增加的趋势,同时入口浓度对流动速率增强系数和沉积动力学参数几乎没有影响;管内流动速率增强系数和沉积动力学系数与实验结果吻合较好,误差小于(±20)%;管内进口处硫酸钡晶体较小,平均粒径10~20μm,出口段沉积增长像树叶状或菜叶叠加状,晶体颗粒较大,平均粒径50~100μm。     

非达西流区微球床多孔介质阻力特性研究

以水为工质,通过实验研究得到了不同流量下非达西流区饱和微球床多孔介质的阻力压降,并将其与不同学者给出的非达西流区内Ergun型方程的计算值进行了比较和分析,结果表明,在实验范围内,一些Ergun型方程能较好地预测饱和多孔介质的阻力压降变化趋势,但在紊流流动区的计算结果与实验值仍有33％左右的偏差,在此基础上,通过无量纲化Ergun型方程,确定了非达西流的流区划分;利用最小二乘法归结出不同流区内的阻力计算公式,其计算值与实验值的偏差在±2.5％以内。     

砂岩储层孔隙结构分形特征描述

在前人对孔隙结构分形特征研究的基础上,利用分形几何理论,建立了描述储层孔径分布的分形几何公式和储层毛管压力曲线的分形几何公式;利用岩心压汞测试资料,建立了描述孔隙结构的分形几何模型,探讨了砂岩孔隙结构的分形特征.研究表明孔隙的分形特征是分区域的,分形维数可以定量描述孔隙的非均质性,分形维数大,砂岩孔隙分布的非均质性强.依据建立的孔隙分形模型,在考虑孔隙结构、润湿性变化的基础上,根据函数公式和毛管束模型,推导出了油水相对渗透率的理论预测公式.根据所得到的理论预测公式,进行了相对渗透率曲线预测.预测结果表明,预测曲线与理论曲线是一致的.同时,可用于长期水驱后油水相对渗透率的预测和不同储层相渗曲线的归类,指导油田开发.     

MPC增压系统三分支流动计算模型研究

提出一种计算柴油机排气管三分支中气体流动过程的数学模型；其主要特点是以动量方程代替压力损失模型扣拟动量方程，用Ｖａｚｓｏｎｙｉ公式计算出在马赫数小于０．４５条件下的动量损失系数。并在动量损失系数与分支中的流动状态无关的情况下将所计算出的结果外延到整个亚音速范围。算例分析表明，新模型的计算结果与实验吻合。     

环形流道变质量流动的静压分布模型

根据动量平衡原理对环形汉道内变质量流动进行一维分析,导出预测环形流道内变质量流动静压分布的计算表达式。预测结果与实验测量值平均相对偏差≤5％。结果表明,采用动量平衡原理对环形流道内变质量流动进步一维分析是适合的。     

尾矿库内外联合合并防洪安全研究

在梯级尾矿库、截河尾矿库中,存在独立防洪和联合合并防洪两种情况。联合合并排洪系统水力计算目前主要采用无压流,有压流状态下的水力计算尚未形成理论公式。针对这种现状,对独立排洪与联合合并排洪系统进行了比较,结果表明,对于隧洞及覆盖层较薄的排水管,联合合并排洪系统投资低。根据实际液体的恒定总流能量方程与水流的连续性条件,推导了联合合并排洪有压流状态下的水力计算公式,提出合并点位置的选择要求,给出了截河尾矿库联合合并排洪系统有压流状态下的调洪演算算例。成果可以应用于现有梯级尾矿库、截河尾矿库联合合并防洪安全分析与复核,也可以用于新建梯级尾矿库、截河尾矿库联合合并排洪系统的设计与优化。     

交通流的季节ARIMA模型与预报

使用季节ARIMA模型对交通流进行建模及预报为高速公路交通状况分析、道路设施建设、公路效益评价及控制策略设计等提供了一种可靠的方法和途径。介绍了具有周期的季节ARIMA模型的一般表达方式，并提供了使用这一模型进行建模和预报的一般过程。最后以某高速公路的实测数据为例，进行实证分析，得到了72步的长期预报结果，其相对误差为0．13。     

旋流条件下的气液环空流流动规律研究

针对涡流工具排液效果的问题,开展了旋流条件下气液两相流动模型的研究。考虑到旋流中角速度的存在,研究中采用气液流动在径向和周向上的动量和角动量平衡的方法,建立了气液流动控制方程,计算了液膜厚度,气液相旋流强度等参数以及压降梯度,并进行涡流工具实验验证模型。涡流工具降低压降损失的机理结果表明,安装涡流工具后流动压降可以降低5%~20%。根据实验及模型,在低速（气相速度小于13 m/s）时,小旋流角和高旋流强度更利于降低压降,而高速（气相速度大于16 m/s）时,高旋流强度会增加额外摩擦阻力。旋流强度的衰减速度会随着液相速度增大而减小,而随气相速度增大而增大。该研究结果可对涡流工具进行优化设计,以达到最佳排液效果。     

烧结矿余热回收竖罐内气体流态的实验研究

采用对Ergun型方程无量纲化的方法对气体通过烧结矿床层的流态进行了研究,考察气体表观流速、烧结矿颗粒直径和床层空隙率对床层内气体压力降的影响,进而探讨床层内临界颗粒雷诺数随颗粒直径的变化规律.研究结果表明:当颗粒直径一定时,床层内单位料层高压力降随气体表观流速的增大呈二次方关系增大.当气体表观流速一定时,单位料层高压力降随颗粒直径和空隙率的增大呈指数关系衰减.床层内临界颗粒雷诺数随床层几何因子的增大呈指数关系减小,且临界颗粒雷诺数实验预测公式的平均计算误差在5%以内,显示了良好的预测性能.     

基于比例换向阀的智能流量控制方法

由于带有内置式压力和温度传感器的智能化比例换向阀具有较复杂的阀口形状和流道，对阀口流量系数存在较大影响，传统对阀口流量系数通常套用经验公式方法难以直接应用，因此本文采用压力传感器和阀芯位移传感器，通过流量与位移、压差三维数据表查找插值计算获得阀口流量，进行流量反馈控制.该方法可以实现采用比例换向阀的流量动态控制功能，从而提高比例换向阀的通用性.      

粘性泥石流弯道超高在流速计算中的应用

泥石流的流速是泥石流运动学研究的主要内容之一 ,也是泥石流工程防治必备的基本参数。前人已提出若干计算模式 ,计算值的误差因缺少验证的手段无法分析。作者提出的弯道超高现象用于泥石流流速的计算 ,一方面提供了一种以泥石流现象为基础的流速计算方法 ,另一方面也提供了一种泥石流流速的验证方法。该文应用物体作离心圆周运动的物理学基本原理和方程 ,推出泥石流弯道运动的速度与弯道曲率半径的关系 ;同时分析出泥石流弯道超高的本质原因为泥石流凹岸与凸岸的速度差产生的动能差所致 ,即可建立动能与超高势能的平衡方程。联立方程即可分别求出凹岸和凸岸的泥石流流速 ,流速由凹岸向凸岸逐渐增加 ,取其平均值即为泥石流的平均流速。以滇东北蒋家沟一支沟大凹子沟 1994年 6月 16日的一场泥石流的弯道超高测量分析为例验证 ,获得初步成功。结合其他参数的测量可计算流量并分析泥石流的加速或减速的运动过程。