基于FVS法的气液两相瞬变流计算及特性研究

本文研究了求解气液两相瞬变流方程的方法———矢通量分裂 (FVS)法 ,将控制方程中的矢通量按照矢量雅可比矩阵分裂为两个亚矢通量并建立了稳定的差分格式 ,该方法能自动准确地捕捉到两相瞬变流中的激波。该方法计算数据与实验数据对比 ,能很好的吻合。本文还讨论了初始空穴率 α0 ,气体释放系数Ck对压力p ,波速a ,空穴率α的影响     

喷嘴与水平圆管的气－液两相流动阻力特性

本文应用一维变密度气－液两相流动量方程于喷嘴和水平圆管的气水两相流动，建立了喷嘴进出口压力及流速之间的关系，将动量方程在有限管道长度内积分，从而可由试验测得的压力差计算通过水平回管的气－液两相流阻力系数，并在大量试验的基础上建立了考虑截面含气率的喷嘴动量修正系数的相关关系式和水平因管中气水两相流阻力系数与雷诺数之间的关系式。     

有压输水管涵检修时的气液二相流瞬变研究

结合wylie的自由气体离散模型,构建了分段低压输水系统因检修操作导致检修箱涵进气的瞬变流数学模型,并结合实例对计算结果进行了分析。该研究可以为长距离有压输水系统的设计和运行管理提供理论依据和技术支持,同时也为二相流的气泡模拟提供一种可供借鉴的思路和方法。     

环形井眼气液两相流流动规律研究

本文在１０００米深全尺寸模拟实验井上进行了气液两相流实验研究。利用自行研制的计算机实时数据采集系统及井眼数据测量与传输遥测系统，获取取大量实验数据。依据这些数据，根据质量与动量守恒定律及其状态方程，通过变系数法，建立并求解了描述环空气液两相流的一维拟线性双曲型偏微分方程组，从而得出了适合井眼环空情况下的气体上升速度模型，依据本文提出的流型过渡区及气体上升速度模型所计算的结果和现有国内外有关模型计算     

表面活性剂对气液两相螺旋管流流动特性的影响

为了考察阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)对气液两相螺旋管流流动特性的影响,该文用实验研究了不同浓度的SDS溶液体系气液两相螺旋管流的流型转变及压降规律。实验装置为由有机玻璃圆管制成的长2 m内径23 mm的实验段,以SDS水溶液和空气为实验介质,气液相折算流速均为0―2.5 m/s,SDS溶液质量浓度10―90 mg/kg,螺旋流由5种不同型号的金属螺旋叶轮诱导产生。利用直接观察和高速摄像相结合的方法观测流型的变化,并用液柱式压差计测量实验管段上下游间压差,实验在常温常压条件下进行。实验共得到螺旋线状流、螺旋波状分层流、螺旋轴状流、螺旋弥散流4种流型,与未添加表面活性剂体系相比较,并未得到螺旋泡状流和螺旋团状流这两种流型。同时,随着SDS溶液浓度的增大,气液两相螺旋流逐渐向螺旋弥散流流型转变,这是因为低浓度的SDS溶液随着其浓度的增大,气液界面张力逐渐减小,而气液掺混程度则会不断增大。此外,与未添加表面活性剂体系相比较,添加了SDS体系的气液两相螺旋管流压降梯度将会减小。最后,阐述了气液两相螺旋管流强化天然气水合物生成的研究及应用现状,并针对多相流研究现状,提出了气液两相流相间传热特性应成为今后研究热点等建议。     

基于机器学习的半开式混输泵气液两相压升特性预测研究

针对半开式混输泵气液两相运行,特别是喘振工况下,压升难以获取的问题,采用机器学习的方法预测其压升特性,以协助优化设计,保障混输泵安全运行。该文通过试验的方法,获得混输泵气液两相压升的数据;然后构建以转速、液相流量和入口体积含气率作为输入特征,并基于高斯过程回归(GPR)、BP神经网络(BPNN)以及支持向量机回归(SVR)等算法的机器学习模型,开展混输泵压升的预测和分析。结果表明：在混输泵正常工况时,BPNN模型在高含气率的预测值严重偏离试验值,GPR模型预测的相对误差在5%;在混输泵喘振工况时,BPNN和SVR模型的预测误差随着喘振的持续进行逐渐增大;GPR模型在喘振区间的压升预测值误差均小于SVR和BPNN模型,大部分样本点相对误差在5%。GPR模型的气液两相压升预测能力最优,该方法通过少量试验数据,即可达到大量试验的效果;以概率分布方式输出预测值更能适应喘振工况大压力波动的样本特征,显著提高了混输泵喘振现象的研究效率。     

垂直上升气液两相流中三角形柱体两相斯托拉赫数的研究

本文试验研究了两种规格三角形柱体，在垂直上升气液两相流中，发生气液两相涡街时，气液两相斯托拉赫数的变化规律。在测得大量数据的基础上，得出了发生气液两相涡街时，气液两相斯托拉赫数的通用关系式，研究表明，气液两相斯托拉赫数在两相工况下为一变数，与来流截面含气率、涡街发生体形状和特征尺寸、来流方向等因素有关，应用此关系式，根据测得的两相涡街频率可钎涡街发展体作为测量两相流流量与组分的测量元件。     

管道充水过程气液两相流动力学特性分析

管道充水过程涉及复杂的气液两相瞬变过程,合理分析、评价其两相动力学特性对工程的优化设计、安全运行,以及数值模拟研究具有重要意义。基于量纲分析和相似理论,建立了充水过程的气相模型相似律,认为通气孔排气过程的动力相似律可近似套用重力相似律,据此推导出了管内滞留气囊原、模型的几何比尺关系。将建立的气相模型相似律应用于南水北调北京段西四环暗涵通气孔水工模型试验,分析了充水全过程中两相流各动力学测量参数,得出暗涵合理的充水流量。最后采用定量和定性分析相结合的方法,对管道中滞留气囊对输水能力的影响进行了评价。     

气-液两相流横掠圆柱表面脉动压力特性的研究

对垂直上升矩形截面管内气一液两相流绕水平布置的圆柱流动时圆柱表面的脉动压力特性进行了试验研究，试验中来流雷诺数的范围为4．4×10^3～1．04×10^4，截面含气率的范围为0～0．06。在功率谱图上得出了圆柱表面脉动压力随含气率、雷诺数及测量角度的变化规律。试验结果表明，在该试验范围内，随着含气率增大，圆柱表面的脉动压力功率谱图峰值逐渐降低，而所对应的漩涡脱落频率增大；圆柱不同角度对功率谱特性有一定影响；雷诺数对功率谱特性的影响相对较小。     

曝气池内气液混合液两相流力学特性的数值模拟

采用欧拉-欧拉多相流模型和标准k-ε湍流模型对曝气池内气液两相流力学特性进行数值模拟研究。速度与压力的耦合求解采用了Phase-Coupled-SIMPLE算法。对中心截面(y=0.025 m)在(z=0.71 m)测线上垂向速度的模拟值与实验值进行比较分析,结果吻合较好。结果表明:当表观气速较小时,进口气速对曝气池上方混合液的垂向速度影响较小;当表观气速较大时,整个曝气池中心截面(y=0.025 m)呈现中心垂向速度大,靠近两侧边壁的垂向速度小,且为负值的规律。并且发现气泡在上升的过程中由于附壁效应容易产生摆动,表观气速越大,附壁效应越明显。通过对曝气池内不同气体速度下池内力学特性的分析研究,以期对曝气池的设计运行提供参考。     

冰水二相流渠道流冰输移演变规律及其安全运行措施研究

针对我国新疆、青海地区为数众多且无法采用冰盖下输水的宽浅式渠道工程,开展冰水二相流输运机理及运行调控技术研究,对于解决这些地区冬季用水矛盾、节省工程改造投资具有重要意义。以新疆北部地区某电站引水渠为例,通过构建一维渠道冰水力学数学模型,研究渠道流冰输移和发展规律,分析气温、出库水温、输水流量等关键因素对渠道冰情的影响,并提出冰水二相流渠道的安全运行措施,对实现冰水二相流安全水力调控、解决我国西北地区冬季缺水问题具有一定参考价值。     

基于单机组试验选优的并联泵站群组合优化运行算法研究

以并联泵站群日提水耗电费用最少为目标,构建包含各时段泵站运行数、站内水泵开机数、水泵叶片安放角及机组转速4个决策变量的并联泵站群变角变速组合日优化运行数学模型,提出基于二级子系统试验选优的大系统二级分解-动态规划聚合法。通过将原模型进行二次分解,获得以单机组日提水耗电费用最小为目标,各时段水泵叶片安放角及机组转速为决策变量的单机组变角变速组合日优化运行数学模型,采用大系统试验选优法求解。进而通过一系列二级子系统不同提水要求下的优化计算,获得单机组日提水量与提水费用的一一对应关系,原模型即可转化为以并联泵站群日提水费用最少为目标、各机组日提水量为决策变量的聚合模型,并采用动态规划方法求解。该方法可进一步完善组合工况调节方式下并联泵站群优化运行理论,较由站内单工况优化运行下获得的并联泵站群优化运行效益更为显著。以典型并联泵站群为计算实例,优化结果表明:各日均扬程下满负荷、80%负荷、60%负荷优化运行单位费用较定角恒速运行分别平均节约8.41%、23.07%、32.79%。     

变化环境下宣恩城区洪水变异及其成因分析

作为调蓄城市洪水的主要工程手段, 城市上游水库和城市河道整治工程在保护沿岸居民不受侵害的同时, 也改变了天然河道洪水槽蓄关系, 再加上气候变化的影响, 导致城市洪水的形成、演变及时空分布规律发生了变异。利用水文变异诊断系统和谢才2曼宁公式, 分析了宣恩城区变化环境下洪水的变异形式、程度及其成因。结果发现:1956 年- 2010 年面平均年最大月雨量序列在1998 年发生了跳跃向下的中变异, 说明气候变化影响下降雨呈减少趋势; 宣恩站实测年最大日流量序列在1999 年发生了跳跃向下的中变异, 其洪峰流量呈减少趋势; 流域洪水变异是气候变化和人类活动双重影响的结果, 但前者影响仅为后者的41%; 渠化改造导致宣恩站洪水流量减少, 加剧了洪水变异, 因此其防洪预警预案需要适应环境变化而进行调整。     

THE FRICTIONAL RESISTANCE CHARACTERISTICS OF GAS LIQUID TWO PHASE FLOW IN HELICAL COILED TUBES

1.　INTRODUCTIONThe equipments with helical-coiled tubes have been widely applied in industry,such asnylon production,boiler,special heat exchangers,nuclear power station and so on.Manyauthors have been done lots of experimental studies on frictional resistance characteristics ofgas liquid two-phase flow in helical-coiled tubes[1 ] [2 ] .But,there has been rate related treat-mentby means of dimension analysis andπtheorem.The experimentof frictional resistance characteristics of gas-liqui…     

权衡供水与发电目标的水库调度建模及优化

以供水水库为研究对象,考虑了水库的供水、发电目标及两目标的权衡,构建了供水计算、发电计算和多目标计算等三个模型,并分别通过二次规划、混合整数线性规划、非线性规划对三个模型进行优化求解。研究涉及高维性、非线性、多目标在内的水库优化调度问题求解难点。以某两水库调度问题为例,应用优化软件LINGO高质高效求解,为以供水与发电作为主要目标的水库调度问题求解分析提供了示范。     

明满流耦合水动力模型在南水北调工程中的应用

建立了适用于具有复杂内边界的、长距离调水明满流交替的一维非恒定流水力学系统, 并基于明渠和管道连接的长距离输水工程, 设计了既有明渠流又有压力流的耦合流动模型。为了精确模拟流动的水力特性, 分析明满交替流对工程运行的安全性和稳定性带来复杂的影响, 采用圣维南方程组和Pr eissmann 窄缝法计算了有压管流和自由表面流以及这两种状态的过渡流等问题, 并加入水库、泵站、分水口、暗涵及闸堰等水工建筑物。利用该模型较好地解决了南水北调中线工程北京段遇到明满流耦合计算的问题。     

溢流面板堆石坝泄槽底板稳定及结构应力分析

基于推导的泄槽底板抗滑稳定安全系数计算式,运用正交设计的直观分析法进行底板稳定性敏感性分析,结果表明阻滑板长度、底板长度和溢流平均速度是影响底板稳定的重要因素。从底板的抗滑稳定角度,分析及计算底板最大允许流速范围为15.33⁴0.67m/s。最后以实际工程为例,分析了泄槽底板在单一阻滑板加固作用下的抗滑稳定性以及阻滑板与底板的应力。     

加权马尔可夫链模型在密云水库入库流量中的应用

根据1960 年- 2011 年的实测入库流量资料, 以河川径流量为相依随机变量, 介绍加权马尔可夫链模型的相关概念及预测未来一年入库流量的步骤, 采用均值2标准差分级法把入库流量序列划分成枯、偏枯、偏丰、丰4 种状态。以各阶自相关系数为权重, 预测2010 年- 2011 年的入库流量, 将其所在状态区间与实测值进行对比。结果表明, 加权马尔可夫链模型对密云水库入库流量预测精度较高, 以此又对2012 年- 2013 年的入库流量进行了预测。最后对其遍历性和平稳分布进行分析, 计算入流丰、枯状态在实测序列中的重现期, 其中出现偏枯状态的概率最大,由此预测密云水库未来的入库流量处于偏枯状态。     

离心泵内部两相流模拟及其叶轮的流固耦合分析

应用N-S方法和标准k-ε湍流模型,采用SIMPLE法,对离心泵内部三维固液两相流进行了模拟计算。得到不同固相(颗粒)浓度下的离心泵内部压力分布和内部颗粒浓度分布情况,并且基于流固耦合原理对离心泵叶轮进行结构分析,采用多物理场协同仿真平台ANASYS Workbench,通过单向流固耦合技术实现离心泵叶轮结构的仿真计算,获得了离心泵叶轮在同一工况、不同固相浓度下的等效应力及变形情况。计算结果表明,蜗壳中压力和固相体积浓度分布规律都是从进口处随蜗壳半径增大而增大,并且在隔舌处出现浓度分布不均匀的现象。各种计算条件下,叶轮的等效应力和总变形情况变化趋势基本上相同,叶轮的应力分布都不均并且存在局部应力集中,固相体积浓度越大离心泵叶片的变形也越严重。     

OPTIMIZATIONDESIGN OF GAS-PARTICLE TWO-PHASE AXIAL-FLOW FAN

ＳＹＭＢＯＬＮＯＴＥｚ1 :Ｚ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｏｆｔｈｅｃｏｎｃａｖｉｔｙｏｆｂｌａｄｅ　　　ω :ａｎｇｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｉｍｐｅｌｌｅｒｚ :Ｚ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｏｆｔｈｅｍｉｄｄｌｅｃａｍｂｅｒｏｆｂｌａｄｅ ρｇ :ｄｅｎｓｉｔｙｏｆｒｕｎｎｉｎｇｇａｓｚ2 :Ｚ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｘｉｔｙｏｆｂｌａｄｅ ρｐ :ｄｅｎｓｉｔｙｆｐａｒｔｉｃｌｅｓ△ＺＨ :ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｂｌａｄｅ ρ :ｄｅｎｓｉｔｙｏｆｒｕｎｎｉｎｇｃｏｎｔｉｎｕｕｍα1 :…