基于栅条式微涡絮凝的隧道废水处理技术数值模拟

为探究微涡混凝技术在隧道废水处理工艺上的可行性,通过数值模拟手段对不同特征的栅条式微涡发生器所产生的混凝流场特性进行了研究,并采用最优组合形式对浊度为1300 NTU模拟隧道废水进行了水力絮凝验证实验.结果表明:栅条的粗细主要影响流场内流体湍动能及湍耗散的在初始混凝阶段的消耗程度,边长为5 mm的方形栅条更容易维持整个流场内混凝过程中所需的动能;栅条布置间距会改变栅条对流体的阻滞作用,布置间距为11mm时,流体能在反应中后段提供更高的湍动能及湍耗散用于絮凝反应;栅条的长度主要影响流场在轴向方向的能量演变情况,400、600、800 mm的栅条会延长流体在流场内的能量分配距离,使反应器中后段的絮体也能够有足够用于聚集的能量.采用最优组合形式的栅条对浊度为1300 NTU模拟隧道废水进行了水力絮凝验证实验,废水最终出水浊度可稳定在50 NTU以下.

预氧化强化微涡流絮凝处理微污染水的优化

针对常规混凝工艺处理微污染水时存在的药剂成本高、出水水质不稳定等问题,对比研究了高锰酸钾、二氧化氯和过氧化氢强化混凝处理微污染水的效果,并采用响应面法(RSM)建立了浊度、UV254及CODMn去除率与流量、混凝剂投加量及预氧化剂投加量间的二次回归模型,研究了各因素间的交互作用对预氧化-微涡流絮凝工艺处理微污染水的影响。结果表明:高锰酸钾在降低颗粒排斥力和去除有机污染物方面优于二氧化氯和过氧化氢;结合Design-Expert软件预测值与验证实验得到最佳工艺参数如下:流量为6.5 m3/h(絮凝时间为15.7 min)、PAC投加量为20.8 mg/L、KMnO_(4)投加量为1.0 mg/L,此条件下浊度、UV_(254)、COD_(Mn)去除率分别为90.69%、69.26%、67.99%。优化后的工艺可为实际应用提供一定参考。

单频涡旋电磁波雷达旋转目标微动参数提取方法

与传统平面电磁波雷达相比,涡旋电磁波雷达回波中蕴含更多的目标微动信息,综合利用线多普勒效应和角多普勒效应可获得更为准确的目标微动参数。现有线多普勒信号和角多普勒信号分离方法大多利用图像域方法对时频图像进行处理,此类方法的性能受限于时频分辨率,且需解决复杂的时频曲线分离问题。为解决上述问题,提出了一种能够适用于角多普勒较小、旋转中心未知场景下的角多普勒信号分离方法。首先分析了单频涡旋电磁波雷达中旋转目标的多普勒效应;然后利用线多普勒获得旋转目标的径向微动参数,构造参考信号补偿涡旋电磁回波,利用滤波方法获得了较为纯净的角多普勒信号;最后基于压缩感知算法和旋转目标角多普勒的性质,准确获得了旋转目标的各项微动参数。仿真验证了所提方法的正确性和鲁棒性,并分析了所提方法的性能。

微型涡流发生器对空化初生特性的影响

为减小空化对水下装备性能带来的不良影响,开展了空化抑制方法的研究。采用均相流模型并耦合SSTγ-Reθt湍流模型以及Zwart空化模型对带有微型涡流发生器(micro vortex generator,MVG)的水翼在不同攻角下(4°、6°、8°)的初生空化流动进行了数值模拟。研究结果表明:MVG可以明显提升水翼近壁流速且使边界层厚度有所增加;MVG对边界层分离特性的影响规律受来流攻角影响较大,当MVG位于分离点之前时(4°攻角)分离涡尺度减小,而位于分离点之后时(6°和8°攻角)分离涡尺度增大;3种攻角条件下,MVG均能够明显降低水翼的初生空化数,相比之下,8°攻角时初生空化数的降幅最大,表明MVG对空化的抑制效果受攻角的影响较大。研究成果可为工程实践中抗空化性能的设计提供一定的理论参考。

微型涡流发生器影响下的湍流边界层流场与摩阻特性

在中等雷诺数平板湍流边界层中,利用体视粒子图像测速技术与免标定双层热膜摩阻传感器,测量了单排楔形微型涡流发生器阵列下游的速度场与摩阻,以研究微型涡流发生器对湍流统计量和摩阻特性的影响。速度场测量结果表明:微型涡流发生器诱导下游湍流边界层内产生时均流向涡对和时均流向速度亏损区,导致流向脉动速度的展向预乘能谱出现第二外区峰值。速度场本征正交分解的结果表明:微型涡流发生器诱导产生的流动结构与湍流边界层内的大、超大尺度结构的能量贡献相当,并影响了近壁含能结构的空间分布。摩阻测量实验表明:具有较高高度、展向排列更密集的微型涡流发生器阵列的减摩阻率更高,减摩阻效果可持续至下游80倍自身特征高度处。

叶根前缘VG对微型轴流风扇性能的影响

为降低微型轴流风扇叶根端壁区域二次流所引起的损失,根据涡流发生器的流动控制思想,提出一种在叶根前缘压力面侧设置微型直板的新型流动控制方法;以某微型轴流风扇为研究对象,采用数值模拟结合实验的方法,重点分析了不同安装角的涡流发生器对轴流风扇气动性能及内部流场的影响;研究结果表明:涡流发生器存在提高风扇静压与静压效率的最佳几何安装角,涡流发生器会对叶轮内部流场产生影响,由涡流发生器所形成的诱导涡与压力侧马蹄涡分支进行掺混,会削弱马蹄涡的强度,在一定程度上抑制了由马蹄涡参与演变成的通道涡的发展,使叶轮流道中流体进行再分配;在宏观方面,结构匹配的涡流发生器可提高风扇的气动性能,当涡流发生器安装角度为15°时,在风扇高效运行区间内同原型风扇相比,安装涡流发生器的风扇其静压最多提高8%,静压效率最大可提升2.4%。对于大轮毂比微型轴流风扇,由通道涡所引起的二次流损失不容忽视,同时在对叶轮进行设计优化时应重视叶根端壁处的结构设计。

涡旋电磁波雷达平动旋转目标三维微动参数提取方法

与传统平面电磁波雷达相比,涡旋电磁波雷达能同时观测到目标投影到雷达径向和垂直于径向平面的微动分量,可为目标识别提供更多信息。当前关于涡旋电磁波雷达微多普勒效应的研究尚处于起步阶段,初步实现了对旋转目标的三维微动参数的提取,但均未考虑目标平动的影响。因此,该文研究了涡旋电磁波雷达中平动旋转目标的微多普勒效应,推导了平动旋转目标的角多普勒性质,提出了基于1/4微动周期多普勒频移曲线的三维微动参数提取方法,获得了目标旋转频率、旋转半径、旋转矢量和平动速度矢量等参数。仿真验证了角多普勒性质的正确性和参数提取方法的有效性。

多斜孔节流气浮支承的微振动特性研究

为提升气浮支承的稳定性及其定位精度,设计了1种多斜孔节流气浮支承.建立气浮支承的CFD (Computational Fluid Dynamics)模型,基于大涡模拟方法,研究节流孔高度、节流孔倾斜角度、节流孔直径和供气压力对气浮支承瞬态流场的影响.研究结果表明:随着节流孔倾斜角度的增加,气浮支承的微振动先减小再增大,当节流孔倾斜角度为110°时气浮支承的稳定性最佳.随着节流孔高度的增加,气浮支承的微振动随之减小.当节流孔高度增加到0.4 mm后,继续增加高度对气浮支承微振动基本没有影响.气浮支承的微振动随节流孔直径的增加而减小.气浮支承的微振动会随着供气压力的增加而增大.多斜孔节流结构可改变均压腔内流场状态,提升气浮支承的稳定性,且静态特性基本保持不变.

微涡旋混凝低脉动沉淀技术处理低温低浊水

依据低温低浊水的特点，对其处理过程中的亚微观传质及絮凝过程中的动力特性进行分析，并通过试验结果阐明了该技术的可应用性和实用性以及低耗高效的特点。

微型涡流发生器控制超临界翼型边界层分离实验研究

在低速风洞中研究了微型涡流发生器对超临界翼型边界层分离的控制.根据超临界翼型边界层分离特性,提出了涡流发生器的流动机理.研究了梯形涡流发生器不同高度和弦向位置对边界层分离控制效果的影响.研究表明,微型涡流发生器对超临界翼型边界层分离的控制主要起减阻作用;适宜采用微型涡流发生器对超临界翼型边界层分离进行控制,其最佳位置应在分离线前2～5H涡流发生器高度之间.

新型絮凝反应器工艺性能试验研究

根据微涡旋絮凝机理设计出新型絮凝反应器。通过与传统网格絮凝反应器的对比试验,对新型絮凝反应器的絮凝效果进行分析,以确定最佳的反应器结构。试验结果表明,在同等条件下,新型絮凝反应器絮凝效果优于网格反应器,其对悬浊液处理效果稳定,处理后出水静沉30min,上清液浊度均能达到3NTU以下。相对传统机械搅拌澄清工艺,新型絮凝反应器具有水力停留时间短、对流量变化适应性强、运行稳定等优点。

大型钢铁公司生产废水的处理与回用

为减少新水取水量,降低吨钢新水耗量,实现节能减排,江阴兴澄钢铁公司根据总体规划及生产发展用水要求建设了生产废水处理与回用工程。该工程处理规模为3.6×104m3/d,采用微涡旋反应沉淀池/双层过滤器工艺,运行成本约0.33元/m3,处理出水与该厂净水处理站的出水混合后作循环水补水。介绍了该工程的工艺流程、主要构筑物的设计参数及特点。

微型涡流发生器控制增升装置流动分离研究

针对大型飞机增升装置大偏度状态出现的流动分离问题,采用数值模拟方法,研究使用微型涡流发生器控制其附面层分离的作用机理及流动控制效果。结合风洞实验结果,验证了数值方法的可靠性,并以某型号运输机二维增升构型为对象,系统分析了微型涡流发生器尺寸、安装角、安装位置、排列方式等参数对其流动控制效能的影响规律,获得了设计原则,给出了流动控制方案,为实现三维增升装置流动分离控制的微型涡流发生器研究奠定了基础。

10T平行强磁场下Ni-纳米Al2O3复合共沉积的研究

将Ni-纳米Al2O3复合电镀过程移置于10T平行强磁场（B∥J）中，探讨了有无平行强磁场条件下电流密度对镀层形貌及镀层中纳米颗粒含量的影响规律。结果表明，在10T平行强磁场下，氧化铝颗粒在复合镀层中呈网格状分布，并且网格的尺寸随着电流密度的增加而增加；电流密度显著影响镀层中纳米氧化铝的含量，不论是否施加磁场，当电流密度为2A·dm^-2时镀层中颗粒含量最高。施加强磁场时，可使镀层在低电流密度下获得较高的纳米颗粒含量。

一体化涡旋网格澄清工艺的研制与应用

一体化涡旋网格澄清工艺是基于微涡旋混凝技术及浅池理论而提出的。该反应器在絮凝反应单元设置了涡旋网格絮凝反应器,在澄清分离室内设置了斜管(或斜板)沉淀器,增设了污泥浓缩单元,采用低回流或无回流技术,改进喷嘴及喉管结构,加大反应室的容积利用率,降低了能耗。工程实践表明,该工艺不仅提高了净水工艺的絮凝反应效率、降低了药耗、改善了净水水质,而且还提高了沉淀分离效率和污泥含固率,具有节省整体工程投资、降低制水成本等优点。

涡流澄清技术处理微污染水源水试验

针对微污染水源水的特点及自来水厂普遍存在的水质问题,利用华东交通大学研制开发的一体化微涡流澄清池对原水进行强化常规处理试验研究。试验结果表明,当一体化微涡流澄清池进水流量为8 m3/h,进水浊度为21.7 NTU,投药量为10 mg/L时,澄清出水浊度稳定在3 NTU以下,UV254的去除率为25%,高锰酸盐指数去除率为41%;保持其他工况条件不变,投药量增加至16 mg/L时,澄清出水浊度稳定在0.5 NTU左右,UV254的去除率提高至40%,高锰酸盐指数去除率提高至60%。通过FCD和Zeta电位仪监测发现,在一定范围内,随着投药量的增加,Zeta电位逐渐上升,絮体等效直径增大,出水浊度下降,UV254和高锰酸盐指数去除率升高。

微污染水源水的强化絮凝处理

利用微涡旋控制理论对南方某水厂传统絮凝网格进行了强化絮凝改造。运行结果表明,基于对剪切力与粘性力控制的强化絮凝网格处理微污染水源水具有一定优势:絮凝能耗小,出水矾花密实(分形系数大),矾花粒径大,对应的沉后水浊度降低0.1～0.3 NTU,沉后水、砂滤水藻类和有机物的去除率分别增加2％～5％。

微型涡流发生器对超临界翼型升阻特性影响实验研究

采用低速风洞实验方法,研究了安装在超临界翼型上的微型涡流发生器四种高度和安装位置对绕该翼型的流动影响。对比干净翼型和安装微型涡流发生器的翼型升阻特性,结果表明：同向安装的微型涡流发生器能减小阻力,但对升力和失速迎角影响不大;大尺寸微型涡流发生器减阻没有小尺寸效果好;高度低于0.4δ（δ为边界层名义厚度）的微型涡流发生器最佳安装位置为参考分离位置下游3.5δ~4.5δ处。

控制超临界翼型边界层分离的微型涡流发生器数值模拟

本文基于任意曲线坐标系下的雷诺平均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras一方程湍流模型,采用对接拼接网格技术和多重网格加速收敛技术,对安装有叶片式微型涡流发生器的超临界机翼翼身组合体进行了数值模拟,研究了微型涡流发生器的高度和弦向安装位置对超临界机翼附面层流动控制的机理以及对超临界机翼气动性能的影响规律。

增升减阻流动控制技术的数值模拟研究

针对微型涡流发生器、实体鼓包这两种被动流动控制技术和零净质量射流这种主动流动控制技术进行了数值模拟。研究了微型涡流发生器的高度和弦向安装位置对超临界机翼增升减阻的影响规律,高度合适的微型涡流发生器对机翼上表面的流动分离控制起着有利作用;微型涡流发生器最佳气动效率的取得与其弦向安装位置有关。研究了实体鼓包的高度对超临界翼型减少激波阻力和增加升阻比的影响规律,在激波的波脚位置有效地使用实体鼓包,可以减小激波阻力;在中高升力系数情况下,使用实体鼓包可提高升阻比。还研究了零净质量射流的速度幅值和射流频率对翼型增加升力的影响规律,随着射流速度幅值的增加,翼型的平均升力系数和阻力系数都要增加;射流频率对升力的影响呈非线性。