太钢岚县项目供水工程总体方案比选

根据吕梁市岚县铁矿项目供水工程的设计要求，从取水口、输水线路、管道材料3个方面对太铜岚县项目供水工程总体方案进行了比选。     

防淡水壳菜附着涂料的快速评价指标体系

涂料防止淡水壳菜附着是一种相对可行、高效的防治方法,提出能够快速评价防附涂料效果好坏的指标是筛选防附涂料的关键依据。该文利用人工附着试验研究了市场上17种商用混凝土防护涂料(聚脲、硅烷、环氧树脂等)防止淡水壳菜附着的效果,分析不同材料上的附着足丝数、附着力强度、表面接触角等,提出防护涂料防淡水壳菜附着性能的快速评价指标。结果表明:淡水壳菜的平均附着足丝数和平均附着力与材料表面的接触角呈负相关关系,与表面自由能色散力分量(Fowkes法)呈正相关关系,与固液界面能(ZDY法)呈负相关关系,与固体表面自由能(ZDY法)呈正相关关系。因此,涂层表面的接触角、表面自由能色散力分量、固液界面能和固体表面自由能等指标大小可以作为防附涂料效果好坏的快速评价指标,将为南水北调等跨流域大型调水工程防附涂料的选择提供科学指导。     

基于VOF模型的台阶式溢洪道的数值模拟

为了研究台阶式溢洪道在不同体型下的水流流态、流速分布和消能率等水力特性,采用RNG的湍流模型和VOF方法模拟台阶式溢洪道的水流流动,对不同体型的台阶式溢洪道进行了数值模拟计算。结果表明:模型1与模型2水流流态为跌落水流,对台阶的冲击和冲刷较大,模型4水流流态平稳,为滑行水流流态。4种模型消力池出池流速基本一致均较小,即消能效果较好,计算流速最大值小于15 m/s,45级台阶的消能率达最高。数值计算结果与物理模型试验相吻合,验证了该方法的可行性与实用性。     

聚脲与碳纤维布复合层混凝土补强技术①

乌江构皮滩水电站是一座高水头电站，其水垫塘泄流流速可以迟到40m／s～50m／s。本文主要论述采用碳纤维布以及单组分聚脲弹性体材料，对受损的水垫塘边墙混凝土面板进行补强施工。通过实际工程的运用，证明两种材料的结合使用能够满足高速水流冲刷区域抗冲磨、防渗要求，拓展了两种材料在水利工程中的运用范围。     

供水工程输水管道布置及选材浅议

随着国民经济的发展，城镇工农业用水和生活用水日趋紧张，大多数城镇河网污染也日趋严重，地下水储量又有限，为了保证水源质量和供水能力，取水口陆续转向水库和江河，水源至用水区的距离远移，已成趋势，管道投资在整个供水工程投资中所占比重日益增大。因此，选择投资省、效益高的输水方案以及技术可行，经济合理的管材，成为工程投资方及建设人员所关心的问题。     

气液两相流作用下输水管道的振动特性

为提高输水管道运行的安全性,并为输水管道的改造设计提出合理建议,进行了输水管道在气液两相流作用下管道振动装置的试验.实验结果表明,输水管道中含气率越大,管道不同位置的振动强度差别越大.对下降管道振动的频谱特征分析,发现不同流型下振动频谱图呈现不同特征.统计结果显示,在输水工况范围内,输水管道中气液两相流压力波动的频率约为17Hz.以两端简支输流管道为模型,运用自由振动理论分析了流固耦合作用、管道结构参数以及含气率对管道系统固有频率的影响,通过加强约束和选用质轻抗拉伸管材的方法,可避免输水管道系统发生共振.总之,气体的存在对输水管道安全运行弊大于利,因此在实际工程中管道内的气体应及时排出.     

输水工程中压力管道出口水流消能方法的试验研究

结合万家寨引黄输水工程,对压力管道出口高速水流的消能问题进行了试验研究.在无控制自由泄放的情况下,试验确定了多喷孔射流消能竖管周边的开孔大小、布置方式及建筑物体形尺寸.在落差大、流量变幅也大的情况下,确定支管长度为26 m,糙率为0.011 4时,两支管同时过水满足流量10.02 m3/s,且其消能率达到90%以上,保证了有压管流输水的运行条件和水流平稳进入西干渠.所得结论与实际运行情况相符.     

路桥结合部位水毁规律模型试验研究

为揭示平原河段路桥结合部位水毁规律,开展路桥结合部位水毁现场勘查和10种工况的室内模型试验,研究桥台尺寸、阻水比、端头形状、坡比、挑角以及水流冲刷时间和水流流速等影响因素下的水毁规律.研究表明,路桥结合部位是公路桥梁工程水毁易发部位,具有显著的区域性特征;模型迎水面水流流速及其冲刷时间、水流冲刷淘空最大深度、水毁堆积物横向扩散范围及其竖向堆积厚度,在一定程度上反映了路桥结合部位水毁程度和变化规律;桥台长度越短则其安全性越高,水位越高则桥台水毁越强烈,桥台端头为圆弧状能有效降低其水毁程度;有一定坡度的桥台削弱了水流与其迎水面的接触作用力,从而降低了水毁程度;桥台挑角不同会产生不同的水毁破坏现象;水流冲刷时间越长、水流流速越大,桥台水毁越显著.试验结果与现场勘查实际情况相吻合,研究结果在路桥结合部位水毁防治方面有一定的参考意义和应用价值.     

流动海水中铜镍合金管材的冲刷腐蚀行为

在自制的模拟人工海水管材冲刷腐蚀试验机上进行冲刷腐蚀试验,研究了B10铜镍合金管材在流动人工海水中的冲刷腐蚀行为。研究结果表明:当冲刷时间相同时,B10铜镍合金管材腐蚀速率随着水流速度的增加而变大,当模拟海水的流速达到3.0 m/s后,腐蚀速率迅速增大且合金表面破坏严重,有蚀坑出现。流速不同时钝化膜形成时间不同,当模拟海水的流速为1.5 m/s时,B10铜镍合金管材初期的腐蚀速率高于后期,冲刷96 h后开始形成钝化膜;当模拟海水的流速为3.0 m/s时,腐蚀速率达到最大,并且B10铜镍合金管材在冲刷192 h后才开始形成钝化膜,但是钝化膜很不稳定,容易被破坏。     

基于PIV技术粗颗粒在管流断面浓度分布试验研究

在河道清淤、全尾砂充填以及深海采矿等很多工程应用中,需要利用管道输送粗颗粒物料,以往对粗颗粒在管流中的运动特性研究较少,工程设计缺少参考依据.本文基于PIV技术对管流中粗颗粒浓度分布进行试验研究.试验中,采用了0.5、1.5、2.5mm三种粒径的石英砂作为输送物料,利用PIV记录了1.5、2.5、3.5m/s三种不同管流速度下颗粒在断面上垂向浓度分布特征.结果表明:在一定流速条件下,颗粒粒径越大,浓度分布越不均匀,浓度最大点的高度越低,最大浓度值越大;一定粒径条件下,流体平均流速越大,浓度分布越均匀,浓度最大点位置越高,最大浓度越小.基于量纲分析法和试验结果拟合,得到了颗粒垂向最大浓度点出现的相对高度与水流平均流速、颗粒粒径、管径的关系.最大浓度点位置计算值与实测值最大误差为10%.     

基于三维VOF模型的变径水平管道气体运动模拟研究

介绍了VOF模型及其控制方程．结合k-ε湍流模型,对三维变径水平管道模型进行了气体运动模拟研究．模拟结果与Fagundes气泡形状以及Bendiksen气泡速度计算式较好吻合．研究表明：气体通过变径节点时,气液界面产生弯曲和波浪,并且管段截面气相所占面积减少;管径收缩增强使气体通过变径节点收缩长度增长,流体充分发展距离增加;靠近变径节点处,管道截面流速分布与变径管段管径差值大小有直接关系,变径程度越大,中心速度越突出．     

分布随从力作用下黏弹性悬臂输流管道的稳定性分析

对在流动流体和分布随从力共同作用下的黏弹性输流管道,以Kelvin黏弹性模型和Euler梁模型为基础建立输流管道的运动微分方程,然后采用Galerkin方法对其离散化。通过特征值分析,研究分布随从力、质量比、黏弹性系数对系统失稳临界流速的影响。运用复频率随流速变化的曲线,分析不同的参数作用下系统的振动特性和稳定性。结果表明:分布随从力越大,系统失稳的临界流速越小;随着质量比的增大,临界流速会增大;黏弹性系数增大时,临界流速也会略微增大;悬臂输流管道的失稳方式主要为颤振失稳。     

双参数地基上分布随从力作用下输流管道的稳定性

研究了Pasternak双参数地基模型基础上分布随从力作用下的两端固支输流管道的稳定性.建立了管道运动微分方程,并采用传递矩阵法对无量纲方程进行求解.通过研究双参数地基上输流管道的临界流速和复频率变化,分析了在四种不同地基刚度组合下,分布随从力、流速等对系统稳定性的影响.数值计算表明:地基刚度不变时,不同分布随从力和流速作用下系统的稳定性有很大的差别;在随从力和流速相同的情况下,地基刚度对系统稳定性有很大影响,且其中的剪切刚度比线性刚度的影响更加显著.     

直方槽道内两相流动中颗粒的趋壁行为

采用大涡模拟方法研究了上行直方槽道中的气粒两相流动过程,模拟结果表明在流向横截面上气相流动存在明显的二次流现象,预报的气相平均速度与直接数值模拟DNS的结果相吻合。受气相二次流的作用,颗粒在垂直于流动方向存在扩散。模拟了入口横截面上4个典型位置上颗粒的横向扩散,结果表明在直方槽道中心附近的颗粒基本不扩散,而在壁面附近的颗粒存在不同程度的趋壁行为。对颗粒的趋壁速率进行统计发现颗粒的趋壁速率随粒径的增大而减小,且颗粒的趋壁行为导致颗粒在槽道壁面附近及边角区富集。     

直方槽道内两相流动中颗粒的趋壁行为

采用大涡模拟方法研究上行直方槽道中的气粒两相流动过程。模拟结果表明:在流向横截面上气相流动存在明显的二次流现象,预报的气相平均速度与直接数值模拟DN S的结果相吻合。受气相二次流的作用,颗粒在垂直于流动方向存在扩散。模拟了入口横截面上4个典型位置上颗粒的横向扩散,结果表明在直方槽道中心附近的颗粒基本不扩散,而在壁面附近的颗粒存在不同程度的趋壁行为。对颗粒的趋壁速率进行统计发现,颗粒的趋壁速率随粒径的增大而减小,且颗粒的趋壁行为导致颗粒在槽道壁面附近及边角区富集。     

Boundary velocity slip of pressure driven liquid flow in a micron pipe

The velocity slip of gas flow in a micron channel has been widely recognized.For pressure driven liquid flow in a macro pipe,theminute velocity slip at the wall boundary is usually neglected.With a decreasing scale in the cross section of the flow passage,the effect of velocity slip on flow and heat transfer behaviors becomes progressively more noticeable.Based on the three Hamaker homogeneous material hypotheses,the method for calculating the acting force between the solid and liquid molecular groups is established.By analyzing the forces exerted on the liquid group near the pipe wall,it is found that the active force arising from the rough solid wall can provide the component force to resist the shearing force and keep the liquid group immobile.Based on this a velocity slip criterion is proposed.Considering the force balance of a slipping liquid group,the frictional force caused by the solid wall can be obtained and then the velocity of the liquid group can be calculated using the derived coefficient of friction.The investigation reveals that,in a micron pipe,a small velocity slip may occur when the flow pressure gradient is relatively large,and will cause errors in the pipe flow estimates.     

高温铝液进入冷却剂传热过程的数值模拟

高温铝液在水中沸腾蒸发瞬变运动会引发蒸汽爆炸. 为研究高温熔融铝液在水中的传热规律,对不同工况下铝液进入冷却水的传热过程进行了数值模拟,获得了不同的入口速度及铝液温度时各观测点的温度变化曲线. 研究结果表明,入口速度越快以及铝液温度越高,传热则越快.     

冷库保温管道的温度计算与分析

运用计算机模拟计算管道节点温度分布情况,即在载冷剂温度、种类和流速不同,管道保温层厚度,种类不同的情况下管道节点温度分布情况,为管道保温层厚度、保温材料的选择提出一些建议,对于管道保温情况的研究具有重要意义。     

天然气液烃输送管道非平衡汽液相变及两相流动研究进展

天然气液烃(NGL)的主要成分是乙烷、丙烷、丁烷等低碳烷烃。在压力瞬变工况下,储运设备中的NGL汽液相变过程很难在瞬间达到热力学平衡状态,由此引发非平衡、非稳态的汽液两相流动。综述了NGL非平衡汽液相变机理及传热传质速率计算方法、非平衡汽液两相管流数学模型与数值模拟方法的研究进展。指出应着重开展以下三方面的研究:第一是采用实验和理论相结合的方法,探究NGL非平衡汽液相变的微观机理,建立汽液相间非稳态传热传质模型;第二是考虑非稳态传热传质过程与管道压力、温度、流速等参数之间的耦合作用,基于流体力学理论和非平衡态热力学理论,建立伴随非平衡汽液相变的NGL输送管道两相流动数学模型,研究模型的数值求解方法;第三是开发NGL输送管道仿真软件,揭示NGL汽液两相管流参数变化规律,为NGL输送管道的设计、运行和管理提供理论和技术支撑。     

水管冷却等效热交换系数及参数敏感性分析

为了更加精确的进行软水管冷却仿真分析,对第三类边界冷却水与混凝土间的等效热交换系数进行了研究,分析了其变量对冷却效果的影响,结果表明：增大管径,减小管壁厚度可以明显的加大水管冷却效果,流速变化对冷却效果影响不是很大,实际工程施工通水冷却要保证冷却水管流态为紊流。