市政排涝自吸泵启动过程气液两相流动及压力脉动分析

为了探明自吸泵的自吸机理.以外混式自吸泵为研究对象,利用CFX仿真软件中的VOF(volume of fluid)两相流模型和k-ε湍流模型,并结合网格滑移技术进行自吸过程非稳态数值模拟,分析了不同时刻下泵内气液两相体积、液相速度、出口气体体积分数和压力的分布情况.同时改变非稳态模拟的时间步长及总时长,监测自吸过程叶轮及蜗壳内监测点的压力变化.结果表明:自吸泵的吸气与排气主要集中在启动过程的初期和中期,叶轮入口和泵出口的气体体积分数分别超过60%和75%;叶轮出口的气液混合带导致了叶轮出口到蜗壳内侧大片区域内的流动紊乱现象,降低了叶轮的做功能力,进而影响了泵的正常排气;叶轮监测点压力脉动幅值与距叶片工作面的大小有关,蜗壳内监测点压力脉动幅值与距叶轮外缘的大小有关.     

针板电极作用下液体界面不稳定性分析

以去离子水为离散相液体,生物柴油为连续相液体,根据界面应力平衡,建立了针板电极作用下离散相液体的色散方程,分析了支配离散相液体变形破碎的界面波特性.采用显微高速摄像技术,对荷电去离子水在生物柴油中的界面形态变化进行了可视化研究,将去离子水在生物柴油中的破碎模式分为滴状模式、摆动滴状模式及锥-摆动射流模式.试验观察了不同模式中的界面波特征,结果表明:滴状模式下仅有轴对称界面波存在;在摆动滴状模式、锥-摆动射流模式中,轴对称界面波与非轴对称界面波共存;随着荷电电压的增大,轴对称界面波与非轴对称界面波的最优波数均增加;轴对称界面波的最优波数大于非轴对称界面波,但其增长倍率小于非轴对称界面波.     

电解处理压裂返排液产气条件优化

为了实现对电解处理废液过程产气的调控,研究了电解处理压裂返排液的主要工艺条件参数对产气的影响。实验中阳极、阴极均使用相同铝板,考察了电解时间、电解电流、电极间距等因素对电解产氢气量的影响,并通过正交实验法确定了产氢气量最小时的条件参数;以正交实验数据为基础,利用支持向量机(SVM)算法建立了有效的、可靠的回归模型,利用该模型直观分析了电解时间、电解电流、电极间距间的交互作用对产氢气量的影响,预测了电解处理废液产氢气量最小时的主要工艺条件参数,预测产氢气量的最小值为47.35 mL,实测值为48.44 mL,相对误差为-2.25%。该条件下,阴极表面以产30～100μm的氢气气泡为主,占比92.11%,获得了很好的电解处理压裂返排液效果,TOC去除率为83.53%,去浊率为97.38%,脱色率为92.80%,所产生的氢气远小于在空气中的爆炸极限(4%)。研究结果表明,通过优化相应的工艺条件参数来调控电解产氢气量及处理效果具有可行性,同时也表明SVM法用于优化工艺参数及预测产氢气量是可行的。     

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。     

弹性变形对三维弹性液箱内晃荡波面的影响

弹性液舱舱壁在大幅晃荡液体的作用下会发生弹性变形,从而会对液舱内液体晃荡的水动力特性产生一定的影响.文中通过物理模型实验研究了水弹性效应对弹性方形液舱内液面晃动的影响.实验水深比h/L(h为液深,L为液舱长度)为0.167,激励频率在最低阶自振频率附近.由于液舱结构变形的影响,弹性液舱内液体的最低阶自振频率与同尺寸的刚性液舱略有差别.实验中分别对刚性和弹性两个方形液舱在不同频率的简谐纵向激励作用下的波动形态进行了分类分析,并比较了对应不同二维行波、过渡状态和三维共振以及二阶次共振等不同波动形态时弹性液舱和刚性液舱内的波面高度.     

预测气液两相分层流界面剪切应力的新方法

针对水平管气液两相分层流界面剪切应力的预测,建立了基于计算流体力学（CFD）方法的剪切滑移壁面模 型,即将气液界面处理为固定的具有均匀剪切应力的水平滑移壁面。利用FLUENT 软件模拟了气相流动,气液界面采 用剪切滑移壁面边界条件,通过对比实验测量的气相流场分布得到气速和界面剪切收敛值,并由收敛值拟合得到界 面摩擦因子与气相雷诺数的关联式。应用这一关联式的预测结果与实验间接测量值吻合较好,并且在气、液相雷诺 数9 4006ReG650 000 和21 0006ReL630 000 范围内优于Taitel 和Dukler 与Sidi-Ali 和Gatignol 模型。表明剪切滑移壁 面模型可以有效地控制关键参数,提高预测效率和精度,为CFD 方法预测气液两相分层流界面剪切应力提供了新的 思路。     

天然气中各组分气液相平衡的热力学模型研究

本文研究建立了天然气体系中气-液两相相平衡理论模型,并进行了计算.通过自主研发的热力学计算软件,使用PR方程,针对我国某LNG工厂的天然气体系,进行了各组分的汽、液两相相平衡计算,分析总结了天然气中不同组分气-液平衡随温度和压力的变化,并做出了天然气的相包络图.本文得到的天然气中不同组分汽液平衡常数k随压力温度的变化趋势以及相包络图中的汽液相分布范围和临界温度、临界压力,为天然气的液化工艺设计提供可靠的数据支持和理论依据.所建立的热力学模型、获得的基础数据和研究结果,对我国的LNG工业领域的基础研究具有重要的理论意义.     

大块液膜中杯芳烃类载体对Cr(Ⅲ)的传输

利用大块液膜体系初步研究了杯芳烃类载体对Cr(Ⅲ)的液膜传递机理.采用单因素实验,考查了载体浓度、源相Cr(Ⅲ)浓度、pH值、氧化反应条件等因素对液膜传递的影响.研究表明杯[4]乙酸衍生物在氧化促进和pH梯度条件下可以较好地进行Cr(Ⅲ)的识别传递,提出了对叔丁基杯[4]芳烃乙酸衍生物对Cr(Ⅲ)的氧化促进同向传递机理,传递过程通过化学反应、配合过程和扩散过程的结合实现,外相和内相的△pH是主要的传质推动力,内相双氧水的引入可以明显地改善传递过程.     

垂直相分离冷凝管内气泡泄漏机理

提出相分离冷凝管在管内悬空布置微米级金属丝网,形成"气贴近管壁,液在中心"的流动结构,在管壁形成超薄液膜,显著提高管内冷凝换热系数.然而,相分离冷凝管内气泡向丝网中的泄漏,可能影响冷凝传热强化.为避免气泡泄漏,本文基于杨-拉普拉斯方程,通过考虑惯性力、黏性力及冷凝管内特有的脉动流等因素,提出相分离管内气泡泄漏的理论判别式,发现气泡泄漏主要取决于无量纲参数G*与We数;利用VOF方法发展了相分离结构中两相层流流动的数值模型.对气泡泄漏现象进行数值分析,结果表明,气泡泄漏出现在气泡顶端,与实验吻合良好;通过对比不同G*与We数下气泡运动规律,获得了气泡泄漏临界曲线,确定了气泡泄漏理论判别式中的待定参数,最终给出垂直相分离管内气泡泄漏临界判别表达式,为相分离冷凝管的设计及运行提供了理论依据.     

SDS在HCV基因工程抗原包被中的应用研究

在间接ELISA法检测HCV抗体过程中,通过使用含有十二烷基硫酸钠（SDS）的包被液对HCV基因工程抗原固相化,发现使用SDS提高了HCV间接ELISA法诊断试剂检测的阳性标本和阴性标本的偏比,改善了反应模式,为改善HCV-ELISA法诊断试剂的质量提供了有效途径.