用于ALE有限元模拟的网格更新方法

任意拉格朗日欧拉法(ALE)可以通过定义参考网格的运动,实现自由液面跟踪,完成液体晃动的数值计算.综合用于更新网格节点的3种基本计算方法,将多方向更新网格速度的技术应用于任意拉格朗日欧拉网格节点的速度计算.给出了水平圆柱形贮箱和椭圆形贮箱内液体晃动算例,实现了多方向更新网格运动与晃动流场计算的耦合,使ALE方法能胜任复杂几何边界下的自由液面流动的数值模拟.

黄原胶水溶液管道流动减阻特性的试验

对连续循环光滑管道(直径分别为5,10,20 mm)中黄原胶水溶液流动的减阻特性进行了试验,分析了黄原胶减阻的浓度效应、管径效应以及抗剪切特性,得到了减阻率与黄原胶水溶液浓度的关系曲线、雷诺数(Re)与减阻率的影响曲线以及减阻率与剪切时间的变化曲线.结果表明:黄原胶是很好的减阻剂,在较低Re流动时黄原胶在相对较小直径(5,10 mm)管道中表现为B型减阻特性,而在较大管径(20 mm)中则为A型减阻;在高Re时黄原胶水溶液在3种管径管道流动中皆表现为B型减阻,由于其主要具有B型减阻特性,使得黄原胶具有较好的抗剪切特性.

不可压缩空腔流的振荡模式

采用二维大涡模拟方法进行了空腔水流场的数值计算,考察空腔前缘动量损失厚度及来流速度等因素如何影响空腔流的振荡,同时考察了空腔长深比与空腔流振荡模式的关系.用空腔水流场的粒子图像测速测量结果验证了数值计算的可信性.结果表明,空腔水流是否发生振荡取决于壁面摩擦速度.瞬时涡结构和空腔阻力系数2个方面的特征显示空腔水流场有2种典型的振荡模式,剪切层模式与尾流模式,确定振荡模式的关键因素是空腔长深比.

不同直径光滑圆管中黄原胶溶液流动减阻特性的实验研究

采用实验的方法,测试了黄原胶溶液在不同直径的光滑管道流动中的减阻特性和管径效应。其中变化参数为：（1）管道直径,共有3种管径,分别为5、10和20mm;（2）黄原胶溶液的浓度,变化范围为50~550ppm;（3）流速,用广义雷诺数（ReM）来表征,变化范围为0~50000。实验测量了不同参数下的管道压降Δp和体积流量Q,得到了黄原胶溶液浓度与减阻率的关系,以及ReM数对沿程阻力系数λ的影响,观测到黄原胶溶液减阻具有很明显的浓度效应,即随着溶液浓度的升高减阻率不断增大,直至达到最佳饱和减阻浓度,减阻率基本保持恒定。还观测到黄原胶溶液在不同管径中高低流速下表现出减阻类型的差异。

黄原胶水溶液管道流动转捩及不同NaCl质量分数下减阻特性的实验研究

在水平光滑圆管内,采用雷诺实验对质量分数为0~400×10^(-6)的黄原胶水溶液的流动转捩特性进行了观测,并通过实验探究了不同质量分数的盐(NaCl)环境对黄原胶溶液减阻特性的影响,测量了(100~300)×10^(-6)的黄原胶溶液在不同NaCl质量分数(0、250×10^(-6)、500×10^(-6)和1000×10^(-6))下的减阻率与流动雷诺数(Re)、剪切时间之间的关系。结果表明:以广义雷诺数表征时,黄原胶水溶液管道流动转捩的下临界雷诺数随质量分数的增加而上升,近似呈线性变化,而转捩的上临界雷诺数却迅速降低至3000左右;在高雷诺数下,随着NaCl质量分数的增加,黄原胶盐溶液的饱和减阻率显著降低,但在低雷诺数下的减阻效果优于水溶液;黄原胶水溶液的抗剪切性呈质量分数效应,适量盐的加入能略微提高其抗剪切性。