垂直单向流洁净室下夹层空气流速与孔板排布规律研究

提出了基于高架地板下夹层空气流速的量纲一速度参数K_(1),利用ANSYS Fluent软件对不同洁净室结构形式、风机过滤单元布置率和出口风速等条件下的空态洁净室高架地板布置方式与下夹层空气流速的匹配关系进行了研究。结果表明:当K_(1)<5时,洁净室内宜使用相同规格开孔率的孔板均匀布置;当5≤K_(1)<9时,应优先使用具有一定压力梯度变化的孔板非均匀布置,其次使用低开孔率的孔板均匀布置;当K_(1)≥9时,应使用具有较大压力梯度的孔板非均匀布置,且K_(1)值越大,靠近回风道位置孔板开孔率越小,孔板压力梯度变化越大。

基于CFD的月牙肋钢岔管单向流固耦合分析

压力钢管在众多水利水电工程中被广泛应用。钢岔管作为压力钢管中最为复杂的结构,一直是设计过程中研究的重点。近年来,月牙肋岔管由于结构受力条件好、节省工程量、水力学条件优越等众多优点,在大直径、高水头电站中得到普遍应用。应用CFD方法对国外某水电站压力钢岔管进行单向流固耦合分析,首先根据流体计算结果,分析得出岔管内动水压力对岔管及月牙肋产生的荷载作用;进而将其结果作为初始条件对岔管结构进行应力分析;最终得出在运行工况下,仅动水压力对钢岔管产生的荷载为静水压力的1%,应力不超过其允许应力的4%。

两种单向流洁净手术室的比较

采用高雷诺数K—ε二方程模型,从洁净度的角度对两种单向流洁净室的优越性进行了比较,模拟结果与国外实验结果相一致,进一步证实了垂直单向流洁净室要优于水平单向流洁净室的结论。

单向流边界层泥沙起动规律

Shields曲线常用于表示泥沙起动的临界条件,基于边界层理论,对Shields曲线各个流区的线型进行了推证;考虑粘结力的作用,对Shields参数及Shields曲线进行了修正,并给出修正Shields曲线表达式;在此基础之上,从边界层角度重新阐述了Shields曲线。结果表明:Shields曲线在光滑紊流及层流区呈直线分布,在过渡区与阻力系数线型保持一致,在粗糙紊流区呈水平直线分布;修正后Shields曲线与原始Shields曲线在形式上保持一致,修正Shields曲线表达式与实测数据吻合较好,适用于粗、细颗粒泥沙起动条件的计算;Shields曲线事实上代表了Shields参数与沙粒周围绕流流态的关系,同一颗粒处于不同流区起动时,其起动切应力不同。

复合筒型风电基础单向流局部冲刷试验研究

复合筒型基础是一种新型的宽浅式海上风电基础,相对于桩基础等深基础,复合筒型基础周围地基的冲刷破坏对风机结构体系安全性的影响更加明显,因此,研究海流作用下复合筒型基础的冲刷特性很有必要。针对某工程实例,建设了冲刷试验场地,布置了典型测点,为复合筒型基础冲刷试验奠定了基础;采用系列比尺模型的方法,分别选取1:20、1:40、1:70三种比尺的模型,对海上风电复合筒型基础样机周围粉砂质海床的冲刷情况进行了试验研究;分析了各组试验冲刷平衡时间、模型周围冲刷坑的范围、最大冲刷深度,并且依据系列比尺模型试验原理计算出了实际工程中的冲刷深度。通过试验研究给出了实际工程复合筒型基础的最大冲刷深度,明确了单向流作用下复合筒型基础周围地基局部冲刷特性,填补了复合筒型基础冲刷试验研究的空白,为复合筒型基础的工程应用提供了指导。

充流管道单向流固耦合数值模拟自动化研究

针对充流管道单向流固耦合数值模拟过程复杂、数据在耦合传递中存在偏差的问题,采用C++语言编制了充流管道单向流固耦合数值模拟程序,实现了从模型建立、流体计算到结构分析过程的自动化,确保了从流体计算到结构计算过程中数据传递的准确性.利用参考文献中的试验数据验证了此程序计算结果的正确性,以实际发电厂的一段疏水管道为例进行单向流固耦合数值模拟,描述了程序自动建立管道模型、模拟管内流体压力分布以及将流体压力数据导入管道结构中进行管道应力计算的过程.结果表明:该充流管道单向流固耦合数值模拟程序具有结果准确、操作简便的特点,可应用于多种充流管道的设计改造和风险预测中.

单向流条件下单桩桩周冲刷过程特征试验研究

水流引起桩基周围地基冲刷是海洋工程中的经典课题,由于问题涉及流体动力学和土力学的交叉内容,加之试验技术和计算能力的限制,这一冲刷过程仍有很多方面尚待进一步厘清。开展10组室内水槽试验,研究了不同水深情况下定床和动床冲刷时单桩桩周局部冲刷深度的发展过程。在试验过程中,通过模型桩内放置摄像机实时监测桩周冲刷深度变化,得到桩周冲深边界及最大和最小冲深方位随时间的变化曲线。试验研究发现这一冲刷过程主要特征为:局部冲刷首先发生在桩(侧)前方并逐渐向桩周扩展,而桩后则先发生淤积后再冲刷;水深越大,流速越大,桩后淤积现象持续时间越短,桩周冲刷发展迅速、均匀,但达到稳定所需时间越久;桩周最大、最小冲深点首先分别位于桩的侧前方、桩后区域,随着试验进行会发生转变或波动。

单向流作用下淤泥质黏土起动试验研究

为掌握淤泥质黏土的起动规律,采用水体灰度和水流速度同步测量的方法,对不同沉积密度条件下淤泥质黏土的起动特性进行了试验研究.试验结果表明:淤泥质黏土的起动现象可用弱起动和普遍起动描述.弱起动床面冲刷率低,水体灰度值的变化约为10;普遍起动床面冲刷率明显提高,灰度曲线发生突变的附近为普遍起动,相应的灰度值变化一般超过20.普遍起动流速约为弱起动流速的1.5倍.

非单向流洁净室换气次数的计算方法

为减少洁净室能耗,提出了理论计算此类洁净室换气次数的新数学模型,新模型基于室内空气颗粒物输送的模拟流程,室内气溶胶浓度计算考虑了换气次数、室内颗粒物散发量、过滤器效率、新风比和室外气溶胶浓度等多个参数.将新的数学模型与以往的数学模型进行了对比,新的数学模型考虑了更多的环境参数和变量的影响,这使得新的数学模型计算得出的换气次数更合理、更精确.采用敏感性分析的方法,评价了各个变量对洁净室洁净度的影响大小.研究结果表明计算室内气溶胶浓度时考虑更全面的参数变量可以把洁净室的换气次数降到最小并满足洁净室要求,从而有效降低洁净室的能耗.

单向流作用下近壁面圆柱的流向振动

在单向流水槽中对近壁面圆柱体的流向振动进行了实验模拟。分析了圆柱流向振动位移时程曲线,探讨了圆柱振动频率随水流速度的变化特征。研究了圆柱振动幅值和频率的变化特性,结合圆柱尾迹涡的变化规律,分析了流向振动的起因。实验结果表明:随着流速的增加,圆柱流向振动经历了发生、发展和消失的变化过程,振动频率呈现出缓慢增长的趋势;在流向振动触发初期和后期衰退时,流向振动频率存在多值现象,频谱中呈现多个谱峰;圆柱流向振动所对应的约减速度范围明显小于横向涡激振动所对应的范围。

单向流定床床面上水平管道周围流场与切应力分布特性

采用简化PIV方法，对悬空比G为0～1．6的单向流定床床面上水平圆柱绕流进行了系统的试验研究。通过对试验资料的分析，给出了圆柱绕流时的流场图和无量纲的床面、横管顶部和横管底部切应力的变化图，讨论了切应力随悬空比、管径、流速和水深的变化趋势。作者的研究成果有利于进一步研究海底管道的冲刷机理和冲刷坑的形成，进而有针对性的进行管道保护，减少管道破坏失效。

平面单向流探测距离计算公式

目前常用的油井探测半径计算公式都是针对直井提出的,也只适用于平面径向流,对于平面单向流的情形并不适用。采用渗流力学方法,通过定井底流压的生产方式,定义了平面单向流探测距离的概念,然后,通过压力脉冲波的传播理论,推导出了平面单向流的探测距离计算公式。该式在水平井生产、排状井网生产或河道条带地层存在平面单向流的情况下,可用来研究压力的波及范围和探测距离问题,以便更好地指导油井生产。

截面风速对垂直单向流洁净工作台性能的影响

在静态条件下,试验研究了垂直单向流洁净工作台的截面风速对操作区风速均匀性、自净时间、引射作用及酒精灯火焰倾斜度的影响。结果表明,截面风速为0.2～0.5m/s时,风速不均匀度不超过0.20,自净时间小于30s,酒精灯火焰倾斜角度为40°～180°,引射作用客观存在,但其对操作区洁净度的影响不大,增大风速有利于削弱引射作用。

屏障系统动物室单向流与乱流空气净化方式的细菌比较分析

目的探讨屏障系统动物室控制微生物污染,维持洁净的方法。方法将屏障系统动物室的乱流空气净化方式进行改进,在乱流室内增加能改变气流方式的无动力的设施,使室内气流改变为单向流动的方式。结果乱流动物室的沉降菌平均为47个,浮游菌平均为154.5个;单向气流动物室内的沉降菌平均为1.5个,浮游菌平均为7个。结论单向流优于乱流。这将为今后我国制定新的实验动物屏障系统环境标准提供技术数据。

切口拦砂坝的单向流固耦合数值模拟研究

运用流固耦合理论对黏性泥石流冲击切口拦砂坝坝体进行模拟。实现了从三维模型建立、流场计算到结构分析全过程。将泥石流流体计算结果传递至结构域实现坝体的分析,为解决泥石流防治工程提供理论参考。结果表明:整个泥石流流域内部流速呈现底部小顶部大的趋势,拦砂坝坝体的左右肩的变形和应力均为最大,比较坝体Mises应力云图可知,在泥石流冲击作用下的坝体与沟道接合处以上部分的应力最大。

准单向流洁净室不稳定涡流三角区分析

对全顶棚送风、相对两侧墙下回风的准单向流洁净室的气流组织进行了大涡模拟 ,并对模拟结果进行分析 ,讨论了不稳定涡流三角区的大小及其与洁净室宽度、送风口高度的关系 ,认为用大涡模拟所得结果更加合理。

基于单向流固耦合的采油单螺杆泵容积效率分析

为研究采油螺杆泵的容积效率,建立螺杆泵有限元仿真模型,使用流固耦合方法分析单级压差对定子橡胶的变形规律,推导了对螺杆泵定子密封和泄漏影响较大XY方向变形量的计算式。根据定子橡胶变形量和初始过盈量,得到螺杆泵泄漏量,计算出容积效率,并对其进行试验验证;利用该方法,分析了螺杆泵定子导程、初始过盈量、偏心距等结构参数和单级压差、转速、流体黏度等工作参数对容积效率的影响规律,结果表明:容积效率随定子导程的增加而降低,在压差为0.6 MPa下容积效率由47%降至30%;随着初始过盈量的增加而升高,在压差为0.6 MPa下容积效率由31%增至71%;随着单级压差的增加而降低,在过盈量为0.28 mm下容积效率由98%降至16%;随着转速的增加而升高,在过盈量为0.178 mm下容积效率由8%增至69%;随着流体黏度的增大而升高,在过盈量为0.178 mm下容积效率由38%增至85%;随偏心距的增大变化不大,容积效率由96%降至94%。

基于单向流固耦合的风力机动模态计算方法研究

针对小型水平轴风力机提出了基于单向流固耦合的动模态计算方法,较好地实现了风力机稳态运行工况下模态参数的预测。首先进行流场计算,获得风力机表面压力分布特征,进而将气动载荷、离心力、重力作为边界条件进行有预应力的模态分析,该计算模式只考虑气动力作用于固体场引起的变形,忽略固体反弹造成的流场扰动,适用于叶片刚度较大的小型水平轴风力机动模态参数的仿真。算法综合应用了风轮实体化建模、部件间约束实体化设置、贴体网格、网格膨胀、网格多区域分层划分、动静网格搭接、INTERFACE界面数据传输、SST k-ω技术,实现了计算的高精度。

蜗壳内湍流流场的单向流线上风有限元法数值计算

本文采用单向流线上风Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元法，并采用压力速度同次插值函数，求解了形状比较复杂的涡轮蜗壳内二维可压缩湍流流动。

基于单向流固耦合的潮流能水轮机叶片强度及模态分析

叶片作为潮流能水轮机叶轮的关键部件,在其工作过程中受到水流的作用力,会对其安全性与稳定性有一定的影响。文中基于Workbench,先用CFX软件对水平轴潮流能水轮机叶轮在正常流速和最大流速情况下所受流体作用力进行了稳态数值模拟;然后在Workbench内完成流体域和结构域两个物理场之间数据的传递,采用单向流固耦合的方法将流场载荷施加到叶片结构上并对其进行了强度分析,得到了叶片变形及应力的变化情况;最后对叶片进行了模态分析,得到叶片各阶模态振型、频率及最大变形量,并且对结果进行了分析。