湍流混合层流场的PIV测量

本文使用PIV对在竖直通道内放置一个特殊设计的隔板所形成的湍流混合层流动进行测量,高低侧速比为4:1,基于两股流体速度差和管道水力半径的Re数范围4400～158400。发现混合层中大涡拟序结构的尺度随雷诺数的增加而增大,而后又随雷诺数的继续增大而减小,气泡的加入会延缓或阻碍大涡拟序结构的发展。对雷诺应力、湍流强度、涡量、旋涡强度在混合层流场内随雷诺数的变化和分布规律进行分析,发现混合层内雷诺应力、湍流强度、涡量及旋涡强度均集中分布在隔板下游一个较窄的锥形区域内,雷诺应力和湍流强度随雷诺数的增大先增大后减小,随离开隔板距离的增大而减小.涡量及旋涡强度随雷诺数的增大而增加,随离开隔板距离的增大而减小.

湍流泡状流混合层流动的PIV测量

在单相实验的基础上,使用PIV对不同位置注入气泡的泡状流湍流混合层流动进行实验研究。混合层高低侧流速比为4∶1,基于两股流体速度差和管道水力直径的Reynolds数范围为4400～158400。与单相相比,气液两相混合层流动脉动速度的测量结果表明,在低Reynolds数时气泡的加入会增强混合层的速度脉动,但随着Reynolds数的增大气泡的加入反而会减弱速度脉动。雷诺应力集中在隔板下游一个较窄的区域内,并随Reynolds数的增大而增大。从流动横截面上雷诺应力的分布可以看出,气泡的加入减小了混合层内的平均雷诺应力,并且与单相相比泡状混合层流动在同一横截面上的雷诺应力分布曲线会产生波动。

速比对混合层湍流参数影响的实验研究

本文使用PIV术对低高速侧速比为0.25、0.33和0.5时竖直通道内的混合层流动进行实验研究,基于速度差和通道水力直径的雷诺数范围15840～132000。研究发现混合层内湍流参数的分布不仅和雷诺数有关,还和速比有关。混合层内同一横截面上平均雷诺应力的最大值随雷诺数的增大而增大,而在同一横截面上相同雷诺数时雷诺应力的最大值则随速比的增大而减小。在同一横截面上平均涡量随雷诺数的增大而增大,雷诺数相同时平均涡量的最大值随速比的增大而增大。无量纲平均涡量的最大值随混合层的发展按指数规律衰减,速比越大衰减速度越快。

平板混和层流动的可视化实验研究

混和层流动是多种流动的原型流场,一直受到众多研究者的重视,对气液两相混合层流动进行研究有助于研究离散相气泡与流场中的大尺度拟序涡结构之间的相互作用机理。本文对竖直方形通道内主流雷诺数1819条件下的单相和气液两相平板混和层流动进行可视化研究,分析了单相混和层流动中不同形式的涡的合并过程,并与同样条件下的泡状流混和层的发展过程进行了对比,得到了气泡对涡合并的影响规律。

集输-上升管路系统严重段塞流实验研究

在模拟集输上升管路系统的实验装置上,研究了多种倾斜管角度下严重段塞流发生规律,给出了流型图。实验发现,倾斜管水平时仍会出现严重段塞流。流动参数分析表明,严重段塞流具有显著的周期性,压力大幅度振荡,气液间歇流出上升管,出口气体速度可能超过入口数十倍,对分离器造成剧烈冲击。研究发现,严重段塞流周期随气液流量增大而减小,并且符合幂律定律。

梅雨锋暴雨中尺度对流系统结构模型的双多普勒雷达研究

使用双多普勒雷达三维风场反演技术对2003年6月26—27日合肥和马鞍山多普勒雷达探测到的江淮梅雨锋大暴雨资料进行了三维风场反演,对其中β和中γ尺度三维动力结构进行了研究。结果表明,中β尺度对流系统(MβCS)及其上的中γ尺度对流云团是此次暴雨的主要降水系统。中低层的中β尺度辐合线对此次暴雨的触发、发展、维持具有重要作用,随着辐合带的逐渐减弱,强降水也逐渐减弱。中尺度对流系统低层的正涡度大值区与辐合中心有较好的对应关系,并且对应地面的强降水区。文中还给出了此次暴雨的三维动力结构模型。

水平管道段塞流液塞速度实验研究

本文在水平长环道上采用电导探针互相关测速技术实验研究了液塞速度,给出了液塞速度与气液混合速度的关联式。研究表明,在低Froude数和高Froude数时液塞速度分别对应不同的关联式。实验结果与文献报道比较表明,在低 Froude数区很好吻合;在高Froude数区,实验结果高于其他研究者的数据。分析表明,液塞速度不受尾波效应影响,主要受液塞和长气泡长度以及液塞含气率作用。在低Froude数区,上下游探针测量的液塞和长气泡长度以及液塞含气率差别较小,因此液塞速度关联式一致;在高Froude数区,液塞和长气泡平均长度以及液塞含气率沿管增大,因此上下游的关联式不一致。

“7·23”大暴雨动力机理的双多普勒雷达反演

使用地基双多普勒雷达MUSCAT三维风场反演技术,利用宜昌和荆州双多普勒雷达同步体积扫描资料,对2002年7月22—23日湖北省境内的一次混合型大暴雨进行了三维风场的反演。分析表明,中低层的中尺度气旋和气旋性切变线是触发和维持此次大暴雨的重要动力因素;低层辐合,高层辐散的动力配置也有利于强降水系统的发生和发展。

粘弹性流体混合层流动的PIV实验研究

本文在纯水混合层流动实验的基础上,使用PIV对添加高分子聚合物形成的粘弹性混合层流动进行实验研究,聚合物浓度为200mg/kg。混合层高低侧速比为4:1,速度差0.25～1.25 m/s。研究发现在纯水及粘弹性流体中均存在有明显的涡结构,添加聚合物后流场中的涡结构尺度变大,涡核也较清晰。雷诺应力则随着速度差的增大而减小,涡量随速度差的增大而增大。同纯水混合层比较,添加聚合物后的雷诺应力与涡量的峰值区域都比纯水的更宽,作用范围更大。

基于旋涡强度法的湍流泡状流混合层流动

用旋涡强度法对PIV测得的湍流泡状流混合层流动进行研究,混合层高低侧流速之比为4∶1,基于速度差和管道水力直径的Reynolds数范围为4400～132000。气泡分别从隔板尾部混合层的中心起始位置与低速侧注入流体,直径为0.5～2mm。利用旋涡强度法分析流场清楚地显示出排除了剪切作用的涡结构主要集中在混合层中心的锥形区域,随着Reynolds数的增大,旋涡强度的值不断增大而锥形区域不断变窄。在同一Reynolds数下,沿主流方向旋涡强度先增大、后减小。从混合层中心注气时气泡主要分布在隔板下游旋涡强度值较大的区域,而低速侧注入的气泡主要分布在低速侧,但由于涡结构的卷吸作用,低速侧注入的气泡也会进入隔板下游的中心区域。与单相流动相比,低Reynolds数情况下气泡的加入可以加剧流场本身的变化,而高Reynolds数时则对旋涡强度产生的影响较弱。

330 MW发电机组贫煤燃烧NO_x排放特性及控制

针对330 MW贫煤锅炉开展了低氮燃烧系统的现场试验,研究了炉膛出口以及SCR前后的NO_x排放情况,还考查了NO_x浓度随烟道深度和锅炉负荷的变化情况。结果表明:炉膛出口的NO_x浓度基本维持在600 mg/m^3左右。NO_x排放浓度与取样位置有关,现场检测NO_x时要在断面合理布点。在炉内低氮燃烧+SCR共同控制下,贫煤锅炉在不同负荷下都可实现烟气出口NO_x浓度≤50 mg/m^3。SCR系统正常运行情况下脱硝效果较好,但存在氨耗量较大,催化剂堵塞、磨损、低负荷情况脱硝效率较低等问题,建议对于贫煤机组可以采用SNCR+SCR的联合脱硝方法,增加氨气在系统内停留时间,提高脱硝效率,避免氨逃逸。

MCCI过程模型开发及验证

概述了严重事故下堆芯熔融物与混凝土相互作用(MCCI)过程的机理性模型,并给出了大亚湾核电厂全厂断电及大破口叠加安注失效等典型初因事故导致的严重事故下的MCCI过程的计算分析结果,并与相同事故序列下的MELCOR计算结果进行对比。计算结果表明,所给出的严重事故下的MCCI过程模型正确合理,计算速度快,能满足在模拟机上应用的要求。

黏弹性流体泡状流混合层流动的PIV实验研究

本文对注入气泡的黏弹性流体气液两相泡状流混合层流动进行实验研究,含气率为0.5%。与纯水气液两相流相似,气泡的注入也会削弱黏弹性流体中的涡结构,影响大涡的卷起。雷诺应力与涡量的分布规律类似,其峰值集中在混合层中心区域。注入气泡使混合层中心区域内的雷诺应力增大,峰值区域范围减小,添加聚合物的混合层中的雷诺应力峰值增大得更多。对涡量而言,注入气泡使峰值产生非常明显的减小,黏弹性流体的涡量所受的影响比纯水的要小。