输气管道置换优化研究

置换是输气管道投产试运过程中的重要工艺环节,是复杂的扩散、对流过程。文中介绍了输气管道投产前用氮气置换空气的几种方法,阐述了它们的工作原理与实施步骤,对比分析了它们的优缺点,优选了置换方式,并采用Fluent流体模拟软件建立了输气管道氮气置换数学模型,进行了三维稳态和非稳态数值计算,研究了置换过程中混气段长度随管径、管长、流速变化规律,将理论推导、数值计算和现场数据进行了对比,验证了理论结果的正确性,为现场施工提供了科学依据。     

原油管线在线等质量取样系统设计及实现

为了有效解决原油长输管线反复出现的原油途耗异常问题,通过对原油油种、工艺条件和原油输送方式等的分析,设计了等质量流量比例采样系统,由该系统实现原油管线在线自动取样。系统投用后,实现了实时对量,及时发现损耗异常情况,有效控制了原油途耗不稳定的问题。采用等质量流量比例采样模式,较好地解决了多油种、边收边付、多种输送方式以及流量范围宽等不利因素影响计量的问题,具有较好的参考和推广价值。     

燃气向心透平的非定常流动特性研究

以燃气为工质的向心透平常用于微型燃气轮机系统中,有着重要的工程应用价值。本研究关注燃气向心透平的非定常流动特性,基于一台功率等级为1MW,转速为30000rpm的燃气向心透平,首先进行了热力设计,得到了其关键位置的燃气工质热力参数及透平的模型尺寸。其次基于三维粘性数值模拟计算的方法,采用SST k-ω湍流模型及六面体结构化网格在商用软件CFX中对燃气向心透平进行了定常与非定常气动计算,详细分析了其气动特性及非定常流动状况。最终,分析了这一燃气向心透平的非定常气流激振力在时域及频域分布,并准确评估了其流量、扭矩、功率及效率等关键参数。     

海水-冰晶两相流非等温流动及传热研究

船舶在冰区航行时,存在冰晶颗粒混合海水流入船舶冷却系统现象。基于颗粒动力学理论,建立适用于海水-冰晶两相流的欧拉-欧拉双流体模型,耦合相间传热传质模型对海水-冰晶两相流在水平直管内流动及传热特性数值模拟。研究表明,冰晶颗粒流动过程中,在管道上部位置R=8~10mm处冰晶体积分数达到最大值,且随着速度增加而增大;当入口含冰率(IPF)为4%时,冰晶速度的最大值出现在管道中心轴线上方。当入口速度为1.0~3.0 m·s-1,含冰率4%~30%时,局部传热系数随入口速度及含冰率增大而增加。     

澜沧江航道建设工程溪口滩航道整治方案

以澜沧江Ⅳ级航道建设工程溪口滩航道整治为依托,针对溪口滩整治过程中需要提升航道等级、维持航槽稳定的问题,从溪口滩水沙运动规律、历史整治情况、来水来石特征等方面分析不同溪口滩险形成原因,提出修建拦石坝、溪口导流坝以及常年维护疏浚等治理措施,以达到提升航道尺度并维持航道稳定的目的。结果表明,在山区河流溪口滩航道整治过程中采用拦、导、疏等工程措施,能够解决溪口滩险碍航成滩的难题,可为类似工程提供参考。     

上游静止柱体对圆柱体结构尾激振动的影响

文章运用半隐式特征线分裂算子有限元算法对串列布置的静止上游柱体和下游圆柱的尾激振动问题进行了数值模拟研究。数值结果表明:上游柱体结构的形状、尺寸比(d/D)和折减速度(Ur)三个参数对下游圆柱体结构的动力响应、运动轨迹与涡脱落模态有着显著的影响,且与单圆柱工况相比存在明显区别;随着尺寸比的增大,上/下游柱体结构之间的互扰作用会由流致效应逐渐转变为尾流效应,使得频率特性发生变化,并会导致下游圆柱体结构的振动响应增强;当d/D=0.5和1.0时,下游圆柱体结构的运动轨迹主要为“8”字形;当d/D=1.5时,除了“8”字形外,运动轨迹还会呈现双弯刀形、“双8”字形和不规则形状。通过对流体力系数与位移时程曲线及位移PSD曲线特性进行分析,揭示了其相互作用的内在机理。另外,下游圆柱体结构的尾流场特性也会随参数的变化而变化,其涡脱落模态主要为2S、P+S和2P三种。     

地下交通转换平台射流通风特性及风流组织方式研究

为探究地下交通转换平台内通风系统的合理布局,采用比尺模型试验和CFD模拟相结合的方法,研究射流风机和通风组织对地下交通转换平台内气流运动的影响。结果表明： 1）当联络通道内风机射流朝向敞开段时,为使风机升压系数Kj最大,630 mm、900 mm、1 120 mm射流风机的布设位置应距离敞开段分别大于40、50、65 m; 2）大口径射流风机具有更大的Kj,但占用的断面空间更大,且射流诱导段更长,应根据联络通道长度和高度合理选择射流风机口径; 3）地下交通转换平台的通风组织不宜采用同侧开启方式,采用对角抽吸方式时,联络通道内的污染物混入比最低、通风效率最高。     

基于动网格技术对银盘船闸阀门段体型优化动态仿真研究

采用动网格技术和VOF方法对乌江银盘船闸阀门开启过程进行非恒定流三维紊流数值模拟,采用1min开阀方式分析阀门段水流急变分离的流态和压力的时空演化规律及出现空化空蚀的危险区域和时刻,并对阀门段体型进行了比较优化,最终确定了推荐方案。     

水下不分散混凝土抗冲刷临界流速和凸起障碍物影响

针对水下不分散混凝土抗冲刷性能,开展室内模型试验,得出8种典型抗分散剂掺量条件下水下不分散混凝土的抗冲刷临界流速。基于OpenFOAM的有限高度圆柱绕流三维数值模拟,分析凸起障碍物对水下不分散混凝土局部冲刷的影响机制。结果表明,增加抗分散剂掺量和减少单位用水量可以提高水下不分散混凝土的抗冲刷性能,HF-III型抗分散剂的效果比UWB-II型抗分散剂的抗冲刷效果好;凸起障碍物周围以及下游易发生局部冲刷;与松散沙床上圆柱周围的冲刷坑相比,水下不分散混凝土的冲刷坑范围较小,深度较浅,且主要位于圆柱的下游。     

三峡工程下游引航道通航水流条件试验

三峡工程枢纽泄洪产生水面波动和船闸泄水产生非恒定流,对下游引航道通航条件,尤其是对升船机的运行构成影响。泄洪在口门区及连接段产生的斜流对通航的影响很大,采用斜流的特征值并结合船模航行的斜流效应特征值,有效地分析了口门区及连接段的通航水流条件。采取修改航线措施对改善斜流影响有一定的效果。