任意边界船艏入水的PIV测试与流动特性研究

为了探究曲率复杂的任意边界船艏入水过程中细节流场结构的动态演变与砰击过程中流动分离、卷气等复杂现象的发生机理,本文应用高频响的时间解析PIV(TR-PIV)技术对船艏模型以不同初速度入水过程中的流场进行动态捕捉,详细分析了其运动响应与流场结构.测试结果表明:较低入水初速度时,初次砰击到二次砰击有缓慢过渡过程,船艏内凹壁面会引导射流形成低速回流,而船艏外飘部分压迫水体产生流动鞍点,并由于无滑移壁面作用,会在内凹壁面处形成强剪切层;较高入水初速度时,会发生剧烈的二次砰击作用,主要是由于高速的射流发生流动分离,直接脱离船艏底端,与外飘部分相互作用,形成闭合气腔,并在气腔顶端形成流动鞍点,同时椭圆形气腔受压缩逐渐向圆形发展.     

内射流对离心泵汽蚀性能和空化流动的影响

基于标准k-ε湍流模型,结合Zwart-Gerber-Belamri空化模型,对比转速为69的离心泵进行数值模拟,揭示内射流结构对泵内部空化流动的影响机理,比较射流孔径对泵汽蚀性能的影响,分析内射流引起的空化泡形态分布和演变规律.结果表明:射流孔的存在导致泵叶轮流道在进口抽真空状态下更易发生空化,射流孔径越大,对流道中空化发展的影响越强烈;当射流孔直径为6 mm时,在0.8倍、1.2倍和1.4倍设计工况下,模型泵的临界空化余量分别增加17％、69％和5％.由于内射流的轴向速度较大,在剪切层形成局部低压区,其自身更易发生空化.当有效空化余量降低时,在小流量工况下,叶轮进口轴线附近率先出现螺旋型空化带,并逐渐转化为范围更大的空泡团;在大流量工况下,空化发展缓慢,仅发展出空化带结构.     

真空预压用射流泵吸水试验研究

北方港区抽真空设备中常用潜水泵功率一般为7.5 kW和5.5 kW,常用的射流喷枪主要为准50×准25（喉管直径×喷嘴直径）、准50×准22、准40×准20、准30×准20等,其中准30×准20的射流喷枪应用非常广泛。通过现场常用功率的潜水泵和常用的不同型号的射流喷枪匹配进行室内吸水试验及数据分析,认为射流喷枪面积比在3~6之间是高效区,单位时间吸水量大,形成真空负压低,单位能耗吸水量大;喷嘴直径为25 mm、22 mm,喉管直径为50mm的射流喷枪工作效率基本优于喉管直径为40 mm、30 mm的射流喷枪。准30×准20射流喷枪效率低,在真空预压施工中可能会造成资源浪费,建议不采用。     

射流作用下的吸气流动流场特性

为了降低射流作用下吸气流动控制污染物所需的射流量,达到节能的目的,研究了射流作用下吸气流场的特性.通过数值模拟技术研究了射流与吸气流动夹角在90~60变化时形成稳定吹吸流场的条件,以及汇流场轴心速度和控制范围的变化规律;同时,以数值模拟的计算结果为基础,结合对轴心速度和控制距离影响因素的分析,得出了射流和吸气流夹角取不同值时的轴心速度衰减计算式和汇流场控制范围计算式.研究结果表明,在角小于70时不能形成稳定的吸气流场;当在90~70变化时,随着送风和排风动量比的增大,汇流场轴心速度增加的趋势减缓;随着角度的减小,汇流场轴心速度增加的趋势加剧.因此,可以通过减小来增强吸气流场,实现对污染物的有效控制.      

三联隧道高瓦斯工区施工通风技术

高效节能的施工通风方案既能保证高瓦斯隧道的安全施工,又能达到节省投资的目的。通过对三联隧道高瓦斯工区施工通风中自然风利用、通风方式比选、通风布置等方面的研究,利用自然风和射流巷道式通风方式解决了高瓦斯工区的施工通风问题,为类似工程提供借鉴。     

真空联合堆载预压技术在公路软土地基处理中的应用

本文从强度增长机理、设计方法、施工程序、施工关键工艺等方面详细论述了真空联合堆载预压技术,并结合工程实例阐述了真空联合堆载预压技术用于软基处理的显著效果及经济效益。     

高雷诺数圆湍潜射流的数值模拟研究

运用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)方法,基于不可压缩的Navier-Stokes方程,对真实尺度下的高雷诺数圆管湍流潜射流与自由表面的相互作用进行了数值研究.在圆管湍流射流过程中运用Realizable k-ε的雷诺时均(Reynolds average navier-stokes, RANS)模型,射流停止后,采用大涡模拟(large eddy simulation, LES)方法模拟大尺度涡在背景流体中的演化.研究表明:随着时间的推移,湍射流涡结构从球形冠状结构向具有准二维的流动特征转变,涡的前端出现明显的塌陷现象,并逐渐达到某种相对稳定的状态;从流场中纵剖面上来看,射流流体逐渐上升并向自由表面聚集,并有流体在自由表面处反射,形成斜向下的流动,同时中纵剖面上形成许多局部微小的涡结构;从自由表面上来看,流场从初始的具有速度辐射与速度汇聚中心而不形成涡的阶段向表面流体主要向前流动并出现涡演化的阶段转变.     

地铁区间隧道事故通风数值模拟研究

运用成熟的CFD商业软件FLUENT,对高位喷嘴在地铁隧道事故通风中的应用效果进行了数值模拟,得出喷口形式、射流风速对事故区间通风效果的影响情况;与模型实验相比较,验证数值模拟的可行性;对喷口射流造成的气流高速区对乘客逃生的影响情况进行分析。     

水汽二相高速射流测量分析

实验流体力学的研究领域内，激光测速技术是当前流动测量中最先进的测试技术之一。为扩展激光测速仪的应用范围，船研中心的激光测速仪除了完成水筒试验的测量外，对气流及水汽直相流的低速和高速流的测量技术进行了探索。本文主要介绍应用三维激光多普勒测速仪，即３Ｄ－ＬＤＶ，实现高速旋转的自由喷射流（非湮设状态）的三维速度的试验测量。叙述了应用３Ｄ－ＬＤＶ进行这类二相流测量的基本技术和注意事项。并给出了部分试验结果