旋转流动态特性分析的数据处理方法

本文以旋风分离器内的旋转流为研究对象,基于热线风速仪测量的流场瞬时切向速度数据,探讨旋风分离器内旋转流的动态参量可行的数据分析方法。对测量数据进行定性、定量的数据处理,从时域和频域两方面展开分析,得到了旋转流动态特性与时频特性间的关系,为定量描述旋转流动态特性提供一定参考。

旋转流强化膜过滤的研究与应用

通过流场测定 ,探明了旋转流膜过滤器内的流态全貌 ,为认识旋转流强化膜过滤的机理与膜器设计提供了理论依据。建立了旋转流膜微滤通量数学模型 ,探明了渗透通量的三个主要影响因素。应用研究证明 ,此种膜器是一种结构不复杂、通量大、分离质量好、能量利用率高的新颖膜器结构 ,其应用前景十分宽广。

非牛顿流体在环管内的不定常旋转流

本文研究幂律非牛顿流体在环管内的不定常旋转流。该方程是一非线性方程，在部分因子的稳态近似假设之下，方程被线性化，用Ｌａｐｌａｃｅ积分变换法我们获得了问题的解。文中给出了几组解曲线，它反映了角向速度的时间演化规律与空间分布特征。另外我们专门研究了幂律指数对流场的影响，该参数的敏感性具有一定的数值界限。这一结果，在有关的工程设计中具有重要的意义。

慢扩张旋转流的稳定性分析（Ⅰ）—理论研究

本文研究了无粘不可压慢扩张旋转流的稳定性问题，采用多重尺度展开法对有慢扩张的旋转流的非对称扰动进行浅化稳定性研究，导出了零阶及一阶扰动模所应满足的微分方程及由于慢扩张引起振幅变化的控制方程，将Ｐｌａｓｃｈｋｏ关于慢扩张喷流的结果推广到具有慢扩张的旋转流情况。

旋风分离器内旋转流的不稳定性

旋风分离器内的流场是一个复杂的旋转流流场，以往的流场研究主要集中在稳态流场的时均特性上，重点关注流场的时均速度分布和湍流特性方面，从实验测量和模拟两方面进行，而对瞬态速度的分析不够，对流场的不稳定性尚缺乏分析。研究表明，旋风分离器内的旋转流存在着明显的不稳定性，其表现形式为旋转流的旋转中心和旋风分离器的几何中心不同心，旋转中心线是一条摆动曲线，流场呈现非轴对称分布.

旋风分离器内旋转流湍流特性的实验分析

采用热线风速仪(Hot wire anemometry,HWA)测量了300mm×2000mm旋风分离器内的瞬时切向速度,进而分析旋转流的湍流特性。基于测量的瞬时切向速度计算的湍流强度表明,切向湍流强度是由气流自身湍流脉动产生的湍流强度和气流旋转波动产生的湍流强度两部分构成。在壁面附近,切向湍流强度主要是旋转流自身的湍流脉动作用,旋转流波动对其影响较小;而在几何中心附近,切向湍流强度不仅有旋转流自身的湍流脉动,而且更主要是旋转流摆动的影响。由于旋风分离器内旋转流的旋转中心与几何中心不重合,形成了旋流的摆动,使中心区域的计算切向湍流强度骤增,远大于壁面区域的切向湍流强度。

D300mm×2000mm圆管内旋转流切向速度特征的实验研究

采用热线风速仪(HWA,Hot Wire Anemometry)测量了D300mm×2000mm圆管内旋转流切向瞬时速度随时间的变化特征。测量结果表明在圆管的中心区域,瞬时切向速度随时间的波动变化较大,而靠近边壁区域瞬时切向速度随时间的波动变化较小,中心区域瞬时切向速度的脉动幅值远大于壁面区域的脉动幅值。通过对瞬时切向速度进行频谱分析可知,瞬时切向速度的波动频率沿径向和轴向基本一致,但在出口区域频率有所增大,圆管内的瞬时切向速度出现低频波动是旋转流的摆动导致的。

圆管内轴向旋转流切向速度湍流强度

采用热线风速仪(hot wire anemometry,HWA)测量了?300 mm×2000 mm圆管内轴向旋转流瞬时切向速度随时间的变化,重点分析了切向速度湍流强度的分布特点和旋转流摆动对切向速度湍流强度的影响。测量结果表明,瞬时切向速度由高频的湍流脉动速度和低频的波动速度叠加构成。由于受旋转流旋转中心偏离圆管几何中心造成的旋转流摆动的影响,在圆管中心区域瞬时切向速度随时间的波动速度变化较大,边壁区域瞬时切向速度随时间的波动速度变化较小。通过对瞬时切向速度数据进行概率密度分析可知,切向湍流强度不仅受气流脉动的影响,还受旋转流中心摆动的影响,是由自身气流脉动产生的湍流强度和旋转流摆动产生的湍流强度两部分叠加构成。旋转流摆动导致了中心区域的湍流强度远大于边壁面区域的湍流强度。

旋转流线涡技术对驻涡燃烧室性能的影响

基于凹腔驻涡燃烧室的基本结构,提出了一种新的燃烧流场组织技术———旋转流线涡技术,并通过数值模拟,对比分析了不同进气条件下该技术与传统驻涡燃烧技术对燃烧室涡及燃烧性能的影响。结果表明:与传统驻涡燃烧室相比,旋转流线涡技术燃烧室有更好的流场形式,其在凹腔内形成的涡更靠近凹腔顶端、范围更大,更不易脱落,空气与燃料的掺混更加充分。旋转流线涡燃烧室的燃烧效率高于传统驻涡燃烧室,且火焰长度更短,但总压损失比传统驻涡燃烧室大2%左右,损失了一定的经济效益。

旋转流厌氧附着膜膨胀床运行及水力流态研究

试验以树脂为载体,用自行设计的旋转流厌氧附着膜膨胀床处理高浓度有机废水。经过启动、中等负荷稳定运行及高负荷稳定运行等阶段,成功地培养出高效生物膜颗粒,最高有机负荷达46.4 kg/(m3.d),相应的COD去除率大于80%。在反应器运行过程中采用脉冲示踪法,以LiCl作示踪剂,对反应器的水力流态规律进行了系统的试验研究。研究表明,水力上升流速及气体负荷是影响反应器容积利用率及反应器内固液两相混合程度的重要因素。

旋转流膜生物反应器膜透水特性研究

对旋转流膜生物反应器与一体式膜生物反应器透水性能进行了对比试验研究,结果表明,前者的膜平均透水量是后者的1.3-1.8倍,当旋转流膜分离器垂直安装、膜纤维呈环状布置、曝气点位于纤维膜环中心底部时膜透水量达最大值。交替切向进水和膜分离器底部曝气可增大膜束振动频率,提高膜抗污染能力。

旋风分离器内旋转流偏心旋转对速度计算的影响

采用Fluent软件对旋风分离器内流场进行了数值模拟,结果表明其旋转流存在着偏心旋转现象,即旋转流的旋转中心与旋风分离器的几何中心不重合。用CFD计算旋风分离器内强旋流的三维速度是基于旋风分离器的几何中心给定的,而进行气固分离计算用的三维速度是基于旋转中心的,二者之间存在着一定的差别,尤其是径向速度分布上有很大的不同。这就需要对基于几何中心的旋风分离器内旋转流的三维速度值进行修正,将参考几何中心计算的流场变换为参考旋转中心的流场。在旋风分离器流场数值模拟的基础上,分析了基准不同所产生的三维速度分量之间变化,给出了将参考几何中心计算的流场换算到参考旋转中心的流场的方法。

环空管内粘弹性流体不定常旋转流的解及流动特性分析

本文用Hankel积分变换法分别求得二阶流体和Maxwell流体在环管内不定常旋转流运动方程的解析解，据此可以分析环管内旋转速度和切应力的分布与变化特征；流体物性参数、管道环隙大小等参量在解析公式中有明确反映，便于定性分析和讨论，本解可以为钻探工程和高分子加工工艺的设计提供理论依据，另外还可用来分析双筒粘度计的流动状态和应力特征，拟合曲线，确定材料的粘弹性参数，在对这种流体进行特性分析时，我们发现，Maxwell流体的旋转流动在起动初期表现为方波振荡，振动的幅度和周期随Ha（物质常数）的增大而增大，此种现象还是首次发现，可能对实际应用有一定的意义。

旋转流管式微滤膜过滤通量的研究

利用无机盐SiO2 在旋转流场中进行的分离实验 ,对进料方式、悬浮液浓度及压力等影响过滤通量的因素及其变化规律进行了探索 ,并通过工程实际应用检验 。

界面活性剂减阻溶液在自由面旋转流中的流动特性研究

利用粒子成像测速仪系统对开口圆柱容器内由旋转底盘带动的低浓度十六烷基三甲基氯化铵界面活性剂溶液的旋转流动进行了实验研究．界面活性剂溶液的质量分数范围为5×10^-5～1×10^-3，雷诺数为4．3×10^4．实验得到了旋转流体自由面中心下陷深度与界面活性剂溶液质量分数和减阻之间的对应关系，为小黏弹性低浓度界面活性剂溶液的减阻特性判别提供了一种方法，同时也得到了界面活性剂溶液小黏弹性对自由面旋转流动涡结构的影响规律．实验发现对于水的自由面旋转流而言，其中央轴对称平面内的流动形态与低雷诺数情况有很大的不同，由离心力引起的惯性驱动涡被由涡分裂引起的反方向旋转涡推挤到自由面与容器壁面之间的角落内；对于质量分数为1×10^-3的界面活性剂溶液而言，其中央轴对称平面内弹性驱动涡占主导地位，惯性驱动涡被挤压在容器底部与容器壁面之间的角落内。

粘弹性流体旋转流实验研究

利用粒子图像测速仪(PIV)对圆筒形容器内有自由表面变形的粘弹性流体旋转流动进行了实验研究.旋转流动由等速旋转的容器底面来驱动.实验工质为CTAC(十六烷基三甲基氯化铵界面活性剂)水溶液.测量了水、40×10-6、60×10-6和200×10-6CTAC水溶液在弗鲁德数为2.59至16.3范围内的旋转流动.PIV用来测量子午面内的二次流场,并从PIV图像中抽取自由面高度.结果表明在相似的弗鲁德数下,相比于水流CTAC水溶液旋转流动自由表面中心处的凹陷深度降低,随着溶液浓度或粘弹性升高,子午面内右上角的惯性涡被压缩且强度变得越来越弱.通过与水流动比较并做力平衡分析,定量估算了CTAC水溶液的第一正应力差或弱粘弹性.

旋转流强化管式膜微滤过程中分离因数研究

分离因数是影响旋转流强化管式膜微滤过程的关键操作变量之一。本文首先对管式膜分离器内分离因数的分布特征进行了研究，然后，不仅从理论上研究了分离因数对过滤过程行为的影响，而且进行了探讨分离因数对过滤性能影响的试验研究。结果表明，管式膜分离器内分离因数沿轴向从顶部到底部呈迅速减小的分布特征；分离因数的增大，可使过滤过程推动力提高，并使外旋流时过滤过程中固相颗粒不易向膜面迁移并沉积，但加剧了内旋流时过滤过程中固相颗粒向膜面迁移并沉积的趋势；在悬浮液固相浓度保持一定时。

旋转流膜生物反应器特性的探索

通过人工配水方式对旋转切向流膜生物反应器与一体式膜生物反应器在CODCr去除率、NH3 N去除率、膜透水性能等方面进行了对比试验 ,研究表明虽然二者在有机物去除方面相差不大 ,但前者膜抗污染能力强、透水量大。

旋转流强化管式微滤膜的分离研究

利用无机盐SiO2在旋转流场中进行的分离实验研究,对进料方式、悬浮液浓度及压力影响渗透通量的规律进行了探索,结果表明旋转流场的过滤效果比普通十字流的过滤效果显著,而且是一种非常有效的强化过滤方法。

旋转流风量分配器空气动力性能研究

研究了用于等截面圆形直管均匀送风的旋流风量分配器 ,及其沿程阻力和局部阻力问题。通过测试优化出一种局部阻力系数显著降低的旋流风量分配器 ,并针对其特点给出了不同流量下的单位摩擦阻力变化曲线 。