水平井筒变质量分散泡状流压降的理论与实验研究

由于水平井筒和常规水平管道中气液两相流动的相似和差别，可以预知常规水平管流的压降计算方法对于井筒流动来说就需要进行修正或扩展。本文对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程，考虑管壁存在人流或出流对于分层流流型压降的影响，得到水平井筒气液两相变质量流动分散泡状流流型的压降计算方法。同时，设计并建立了水平井筒流体流动模拟实验装置，在轴向为气液两相流动的前提下分别进行了上管壁单孔眼注入和下管壁单孔眼注入的压降实验研究，获得了大量的实验数据。实验数据和理论计算结果吻合很好，这表明该计算方法具有实际应用价值。     

水轮机主轴中心孔补气对尾水管内部流态的影响

基于水气两相流模型,研究了水轮机主轴中心孔补气对尾水管涡带的影响以及对于改善水轮机内部流态的作用。研究表明,不同工况下最优补气量的大小有一定的差异;由于气体能量较小,补气量过小,在转轮的影响下它很快稀释于水体中,进入尾水管直锥段中心涡带区域的气体很少,起不到改善水流的作用,补气量过大,又会使断面过水面积减小,尾水管直锥段横向水流增强导致不利流态。研究成果揭示了补气量的大小对于改善尾水管内部水流的影响,从而为寻找最优的补气量提供理论依据。     

支管管径变化对枝状管网水锤压力的影响

随着节水管网技术的大力推广, 管网水锤问题变得日益突出。为了探讨管网中支管管径变化对管网水锤压力的影响, 采用Pipenet软件对带有一个分支管的枝状管网在支管球阀突然关闭(工况1)和直管球阀关闭(工况2)2种操作工况下的水锤压力波动进行了数值计算, 支管型号分别取DN110、 DN90、 DN75、 DN63和DN50共5种; 并采用理论方法分析了2种工况下最大水锤压力的变化规律。结果表明: 随着支管管径的减小, 2种工况下各自阀门处产生的最大水锤压力和管网水锤压力均呈增大的趋势, 相比之下支管管径减小对工况1时的影响更大。理论分析表明工况1时最大水锤压力随支管管径减小而增大的主要原因是支管流速的增大; 工况2时最大水锤压力随支管管径减小而增大的主要原因是反射回的降压波逐渐减小。研究成果可以为管网设计提供参考。     

水平管内伴有悬浮床的冰-水两相流动特性

用当量直径为12mm的碎冰，管径为49．7mm的水平管路在低流速范围进行了冰—水两相流的输送实验，主要对伴有悬浮床的冰—水两相流动特性进行了实验和理论研究。对比实验采用比重与冰相近的聚苯乙烯颗粒—水两相流。研究结果表明，冰颗粒之间的粘性作用是引起冰—水两相流压降变化和非牛顿流体特性显示的重要因素，而且针对伴有悬浮床的冰—水两相流的非牛顿流体特性，提出了计算其输送压降的新方法。     

边界透气性对降雨入渗的影响

基于水气二相流理论,采用有限单元法计算了不同透气边界条件下的降雨入渗过程,探讨了边界透气性对稳定入渗强度、孔隙气压分布和饱和度分布等的影响。边界透气条件是渗流计算中的一个重要控制条件,传统计算多为定性研究,通过量化透气条件,分析边界透气性对降雨入渗的影响。结果表明:稳定入渗强度与边界透气性密切相关,边界透气性越小,稳定入渗强度受透气性影响越敏感,其敏感性随边界透气性增大逐渐降低,边界透气性对稳定入渗强度的影响呈对数关系。此外,边界透气性越小,降雨入渗过程中孔隙气压力越大,湿润锋推移速度越慢。     

乳化剂添加对气液垂直管流中压降影响的研究

在石油工业真实管路流动中,几乎都伴有乳化剂的添加。然而由于气液两相流动的复杂特性,考虑乳化剂对立管系统气液两相垂直管流压降影响规律的研究工作,仍十分有限。该文通过理论分析与实验研究相结合的手段,对伴有乳化剂添加的气液垂直管流流动特性和压降特征进行探讨。理论推导部分基于发展的漂移流模型,给出了气体上升聚并过程的物理解释。流动实验部分采用内径为25 mm的有机玻璃管作为实验管路,垂直管段长度为3 000 mm。乳化剂选用工业上常用的十二烷基苯磺酸钠,并在动态实验前进行了物性参数测定,给出了乳化剂对液相介质的影响规律。基于实验结果给出了流动参数间的无量纲关系,并发现乳化剂的添加可以促进流动更加趋于稳定。此外,还对流动过程中的流动形态、持液率、压降特性等进行了探讨,其结果可为今后研究工作提供参考。     

泥砂粒径对泥浆泵性能影响的实验研究

简述不同粒径泥砂在低、中、高浓度下对泥浆泵性能影响的实验成果，分析并探讨泥浆泵性能下降的原因、以及泥浆泵内部与排泥管道中固液两相流动相类似的分层流现象。     

垂直上升管气-液两相流截面含气率的理论模型

本文提出了二维二速度气—液两相流含气率模型，模型考虑了两相间的滑移及含气率和流速沿流通截面的分布，对绝热流动情况下推导出了截面含气率与容积含气率之间的关系式，模型计算结果与实验结果符合较好。     

弹性直圆管局部狭窄对脉动流影响的数值模拟

动脉中脉搏波的分析和中医脉象研究早为人们注目,并越来越受到重视。中医切脉或利用脉象仪测脉,均沿腕部桡动脉处取得信息,由于手指和探头作用,桡动脉形成狭窄从而影响脉动流。本文建立局部狭窄直圆管内脉动流模型,来研究狭窄对脉动流的影响。根据流动的一维非线性方程导出特征方程,采用特征差分方法数值求解。结果表明:(1)随狭窄度增加(相当压迫加重),压力和速度波形变陡,峰值开始时提高,随后下降,和脉象仪取脉情况吻合;(2)血液粘度增加时,速度减慢,压力波形平坦,反映了血流阻力的增大;(3)狭窄宽度的变化对脉搏波影响不大;(4)根据中医脉图若干指标计算得到的数据,随狭窄和血液粘度的变化,和临床结果一致,说明这几个指标是符合血流动力学规律的。     

水平旋流泄洪洞的基本流态与影响因素

通过模型试验,对上下游水位、通气孔直径、水平洞洞长和起旋器收缩断面面积比对水平旋流泄洪洞的流态的影响进行了研究。结果表明,在竖井为有压流的条件下,水平旋流泄洪洞的流态可分为自由流、吸吮流和淹没流3种基本流态,流态的分类与转变受各种因素的影响;通气时,水平旋流洞内旋流的空腔直径大而均匀,水流旋转的强度增大;不同的洞长,流态从吸吮流向淹没流转变时过渡区的相对上下游水位差相同,但洞长越大,吸吮流的范围越大,转变为自由流流态时所需要的起旋器出口的水流弗劳德数也越大;起旋器出口面积比不同时,流态分区的临界水力条件是不同的。     

A PHYSICAL MODEL FOR PREDICTING THE PRESSURE DROP OF GAS-LIQUID SLUG FLOW IN HORIZONTAL PIPES

A comprehensive treatment of all sources of pressure drop within intermittent gas-liquid flow is presented. A slug unit is divided into three parts and the pressure gradient of each part is calculated separately. In the mixing zone the momentum theory is employed and the mixing process between the film and slug is simulated by a two-dimensional wall jet entering a large reservoir to calculate the mixing length. The boundary layer theory is utilized to calculate the pressure drop for the slug body and the momentum equation of the film zone is integrated to calculate the pressure drop for the film zone. The pressure drop predicted in present model is in good agreement with all the measurements.     

消力墩对水跃跃长的影响

介绍了利用改变消力池里消力墩的位置来讨论消力墩对水跃跃长的影响。得到的结论为：在相同条件下．消力池里前捧消力墩对水跃长度的影响比后排消力墩对水跃长度的影响大。     

波状水跃和波状涌潮的分析

推导了涌潮中尺度方程，并利用此方程，分析水跃和涌潮的性质，对于水跃和涌潮，色散与耗散两种效应强弱的价值依赖于Ｆｒｏｕｄｅ数的函数，存在着两个临界值，当跃前Ｆｒｏｕｄｅ数大于第一个临界值时，水跃和涌潮从单调形态转化为波动形态，随后，波陡随Ｆｒｏｕｄｅ数增大，当Ｆｒｏｕｄｅ数大于第二个临界值时，自由表面破碎，波状涌潮转化为强涌潮，对于涌潮，绝对流速，即落潮流速，对色散波的周期，波长与振幅也有影响。数值     

跌水建筑物水力计算及分析

通过对跌水建筑物控制堰跌口宽度、跌水消力池水力计算原理及方法进行分析,对消能计算经验公式及水跃方程公式进行比较论证,认为水跃方程根据动量定理推导而出,理论依据充分,成果可靠,而经验公式缺乏理论支撑,与水跃方程公式计算成果相差较大,建议跌水建筑物水力计算宜选用水跃方程公式.最后通过工程实例,计算确定跌水控制堰跌口宽度、消...     

底流消能雾化的计算

本文系统地研究了底流消能水流雾化的物理过程和计算方法。得到了以下三方面的成果:(1)建议了底流消能水流雾化的物理模式;(2)提出了坝面溢流自由掺气和水跃区雾源量的计算模式;(3)提出了底流消能雾化流影响范围的计算方法。     

闸堰下游淹没水跃特性研究

本文通过试验分析，对具有驼峰堰的泄水闸下游平底消力池中的淹没水跃特性进行了研究，认为：当淹没水跃的前佛氏数Ｆｒ１＝３．４－７．３，淹没系数Ｓ＜０．７时，消力池及其下游的流态不会因水跃被淹没而恶化，淹没水跃的消能效果优于自由水库。     

典型非稳态水跃现象的数值研究

采用VOF模型跟踪自由表面的变化,数值模拟了典型水跃湍流由静止到最终稳定的全过程。本文给出了水跃现象在不同时刻自由表面的变化情况,主要对水跃过程中自由表面的形状、内部流场结构、速度矢量场及压力场分布进行了分析。结果表明,VOF模型能够有效地描述水跃这类复杂自由表面流道的湍流特性,具有可行性与实用性。     

底流消能中溢流坝体型对消力池的影响

结合某溢流坝水利工程,在采用底流消能,降低护坦高程形成消力池的情况下,通过基本的水力计算,分析比较了常规体型和优化体型溢流坝下游消力池的水力要素.计算结果表明,体型优化后的溢流坝,消力池的池深和池长都明显变小了,大大减小了坝体混凝土的用量以及消力池的开挖量,节省工程投资.在水工模型试验中,体型优化后的溢流坝消力池中水流...     

消力池水跃消能试验分析

通过对水库溢洪道进行水工模型试验,从原方案到修改方案进行了消力池体型尺寸修改和加设消能工的多次试验,提出方案五为最优方案,并从跃前弗汝得数与消能系数的关系上论证了最优方案的合理性。     

突然扩散水跃方程的改进与比较

为研究突然扩散水跃方程的特性,根据动量守恒原理,在回流区平均水深作为代表水深的假设下,推导了突然扩散水跃的一般方程。在改进了回流区平均水深具体表达式的基础上,得到了突然扩散水跃的新方程,并给出了有关参数的确定方法。将已有的和改进的突然扩散水跃方程求得的共轭水深比与试验结果进行了比较,结果表明:不同突扩比时改进后的方程求得的共轭水深比与试验结果的平均相对误差和最大相对误差最小,计算精度最高;且改进后的方程具有显式解,计算方便。因此,改进后的方程可用于突然扩散水跃共轭水深的水力设计。