Vertical Distribution of Tidal Flow Reynolds Stress in Shallow Sea

Based on the results of the tidal flow Reynolds stresses of the field observations, indoor experiments, and numerical models, the parabolic distribution of the tidal flow Reynolds stress is proposed and its coefficients are determined theoretically in this paper. Having been well verified with the field data and experimental data, the proposed distribution of Reynolds stress is also compared with numerical model results, and a good agreement is obtained, showing that this distribution can well reflect the basic features of Reynolds stress deviating from the linear distribution that is downward when the tidal flow is of acceleration, upward when the tidal flow is of deceleration. Its dynamics cause is also discussed preliminarily and the influence of the water depth is pointed out from the definition of Reynolds stress, turbulent generation, transmission, and so on. The established expression for the vertical distribution of the tidal flow Reynolds stress is not only simple and explicit, but can also well reflect the features of the tidal flow acceleration and deceleration for further study on the velocity profile of tidal flow.

Measurement of oil volume fraction and velocity distributions in vertical oil-in-water flows using ERT and a local probe

This paper presents the use of a high performance dual-plane electrical resistance tomography (ERT) system and a local dual-sensor conductance probe to measure the vertical upward oil-in-water pipe flows in which the mean oil volume fraction is up to 23.1%. A sensitivity coefficient back-projection (SBP) algorithm was adopted to reconstruct the flow distributions and a cross correlation method was applied to obtain the oil velocity distributions. The oil volume fraction and velocity distributions obtained from both measurement techniques were compared and good agreement was found, which indicates that the ERT tech- nique can be used to measure the low fraction oil-water flows. Finally, the factors affecting measurement precision were discussed.

Enhancing mechanical properties and corrosion performance of AA6063 aluminum alloys through constrained groove pressing technique

The use of a constrained groove pressing(CGP) method to plastically deform AA6063 aluminum alloy led to the improved surface properties. It was found that hardness magnitude is dramatically improved and its uniformity is considerably decreased after the first pass, while subsequent passes result in better hardness behavior for the processed material. Also, the elongated grains formed in the first pass of the CGP are gradually converted to the equiaxed counterparts by adding pass numbers. Eventually, higher corrosion resistance of the sample by imposing the CGP process is related to the quick formation of passivation film and the change in the morphology of the second phase and precipitates which hinder their electrochemical reactions and decrease the potential localized attack sites.

Experimental Investigation of Regular or Wavy Two-Phase Flow in a Manifold

An experimental study was conducted to investigate the properties of stratified regular or wavy two-phase flow in two parallel separators located after a manifold.A total of 103 experiments with various gas and liquid velocity combinations in three inlet pipes were conducted,including 77 groups of outlet pipe resistance symmetry and 26 groups of outlet pipe resistance asymmetry trials.The experimental results have revealed that when the gas-liquid flow rate is low,the degree of uneven splitting is high,and“extreme”conditions are attained.When the superficial gas velocity is greater than that established in the extreme case,the direction of the liquid-phase displacement is reversed,while that of the gas remains unchanged.Thus,the degree of gas phase bias tends to be mitigated with an increase in the gas velocity,while the uneven splitting degree of liquid approaches 10%.Finally,varying the gas-phase outlet pipe resistance is shown to effectively change the gas-liquid two-phase flow distribution.

Power Law Exponents for Vertical Velocity Distributions in Natural Rivers

While log law is an equation theoretically derived for near-bed region, in most cases, power law has been researched by experimental methods. Thus, many consider it as an empirical equation and fixed power law exponents such as 1/6 and 1/7 are generally applied. However, exponent of power law is an index representing bed resistance related with relative roughness and furthermore influences the shapes of vertical velocity distribution. The purpose of this study is to investigate characteristics of vertical velocity distribution of the natural rivers by testing and optimizing previous methods used for determination of power law exponent with vertical velocity distribution data collected with ADCPs during the years of 2005 to 2009 from rivers in South Korea. Roughness coefficient has been calculated from the equation of Limerinos. And using theoretical and empirical formulae, and representing relationships between bed resistance and power law exponent, it has been evaluated whether the exponents suggested by these equations appropriately reproduce vertical velocity distribution of actual rivers. As a result, it has been confirmed that there is an increasing trend of power law exponent as bed resistance increases. Therefore, in order to correctly predict vertical velocity distribution in the natural rivers, it is necessary to use an exponent that reflects flow conditions at the field.

双辊铸轧2060铝锂合金的偏析行为

为探究溶质偏析行为对双辊铸轧Al-Li合金组织和腐蚀行为的影响,成功制备了不同工艺范围下的铝锂合金铸轧板坯,并构建了热-流耦合模型。结合场发射型扫描电子显微镜(SEM),能谱分析仪(EDS),和透射电子显微镜(TEM)探究了不同工艺条件下组织的耐蚀性差异。结果表明:TRC-3高铸轧速条件下的制备出现了显著的宏观偏析现象。通过结合温度和流速的计算,详细分析了这种偏析机制的结果。偏析将遗传到最终的T6状态组织,恶化T_(1)相的析出,并恶化最终的耐腐蚀性能。深入讨论了偏析对腐蚀行为的影响机理,并提出了一种能够实现低偏析、高耐腐蚀性的铸轧铝锂合金工艺。

基于CFD-DPM模拟的中速磨煤机风粉分配特性

中速磨煤机是燃煤电厂制粉系统的重要部件,承担原煤的研磨、干燥、运输等,磨煤机出粉管的风粉分配性能直接关系燃煤电厂的安全稳定高效运行。基于CFD-DPM方法,在全结构、足尺度、考虑实际运行中转动部件条件下,开展磨煤机内部气固两相流动研究。在网格无关性验证和模型验证的基础上,研究中速磨煤机粉管出口风粉分配特性,揭示煤粉分配不均匀的成因,进而提出在分离器折向门处于同一高度的筒壁上布置导流块体结构,改善粉管中粉量分配均匀性。结果表明,风环区域对磨煤机阻力贡献最大,分离器区域和粉管区域阻力较为接近,模拟条件下二者之和占磨煤机阻力的份额为28.3%~29.4%;各粉管之间风速差异很小,但粉量差异显著,其原因是风粉混合物受到磨辊的阻碍作用,被分为3股,从而进入分离器内锥体的风粉混合物呈现不均匀状态;在分离器折向门处于同一高度的筒壁上布置导流块体结构,可使各粉管风粉分配均匀性得到显著改善。

糠醇-己内酰胺协同改性松木理化性能

糠醇改性木材拥有较多的优点,如优异的耐腐性、耐候性、硬度等,然而经过糠醇改性的木材脆性增加,抗弯性能以及抗剪切性能均有所降低。这一缺点极大限制了糠醇改性木材的应用范围,可通过加入柔性物质己内酰胺以提高糠醇改性木材的韧性。己内酰胺是聚酰胺切片的原材料,韧性较强,常用来制备纤维等柔性材料。将己内酰胺与糠醇复合改性剂协同处理马尾松,通过X射线能谱仪(EDS)、抗弯性能分析、数字图像分析(DIC)以及接触角测试分析研究协同改性对松木早晚材微观构造、元素分布、力学性能和疏水性等的影响。能谱结果表明:由于早晚材结构差异,协同改性剂在早材细胞壁和细胞腔中反应程度更高,聚合物含量更丰富。晚材构造阻碍了改性剂在其内部的渗透,导致晚材反应程度低于早材。木材疏水性结果表明,协同改性大幅提高了木材的疏水性。力学性能以及数字图像分析结果表明,协同改性不仅提高了木材的静曲强度和弹性模量,而且降低了糠醇改性导致的木材脆性。

粗糙接触界面的蛇形流场PEMFC数值模拟

为了研究粗糙接触界面对蛇形流场PEMFC性能的影响,利用多物理场耦合软件COMSOL建立了三维两相非等温的蛇形流场PEMFC模型,将所有组件间接触热阻耦合到三维模型中,分析了因粗糙接触界面产生的接触热阻对电池温度分布、液态水饱和度分布、性能的影响。研究结果表明,蛇形流场有接触热阻工况下,各组件之间存在明显的温度梯度,气体传输和排水能力有所提高,并表现出较无接触热阻时更为优异的性能。

施工隧道污风集流口流线化与正交优化

为提高隧道施工通风效率,降低抽风管集流口处的阻力损失,改善作业人员工作环境,基于通风管道设计及计算流体力学,建立了3种抽风管及其集流口模型,并对集流口结构和结构参数进行优化,利用正交试验组合和极差分析法,探明了管口至掌子面距离、风管管径及引线长度对风管总阻力损失的影响。结果表明,3种集流口结构中,流线管型最大可减小风管总阻力18.49 Pa;影响流线管型总阻力损失的主次因素排序为抽风管管径、管口距掌子面距离、引线长度,最优结构参数为管径2 m、距离3 m、引线长0.6 m;抽风管管径0.3~0.7 m(第一分区)时,选择长引线集流口,抽风管管径为0.7~2.0 m(第二、三分区)时,则选择短引线集流口通风阻力更小。

不同产地天然橡胶本征特性与性能对比

选择国内生产的3种天然橡胶生胶与进口烟片胶进行了分子量及其分布、凝胶含量、氮磷含量、湿强度、门尼黏度、力学性能、耐老化性能等的对比。结果表明,在四种天然橡胶中,进口烟片胶的分子量最高、分布较窄,氮含量也最高,磷含量与凝胶含量适中,湿强度表现最佳,门尼黏度最高,拉伸性能较好,但压缩疲劳生热最高;中国热带农业科学院产品的分子量及其分布适中,凝胶含量最高,湿强度表现较好,门尼黏度最低,扯断伸长率及撕裂强度最高,耐老化性能最好;海南天然橡胶产业集团股份有限公司产品的分子量最低、分布较窄,氮含量较低,磷含量最高,湿强度表现较差,耐老化性能较好,但焦烧时间最短;云南天然橡胶产业集团股份有限公司产品的分子量较高但分布最宽,凝胶含量和氮磷含量均为最低,湿强度表现较差,耐老化性能最差,但焦烧时间最长、压缩疲劳生热最低。

生物炭对荒漠风沙土水力性质和抗风蚀性的影响

为探讨生物炭对荒漠风沙土水力性质和抗风蚀性的影响,以500℃下制备的玉米秸秆生物炭为试验材料,设置5个生物炭添加量梯度(0、0.5%、1%、2%和4%),分析测定土壤孔隙、土壤水分特征参数和土壤抗风蚀性指标,同时测定土壤比表面积(SSA)、阳离子交换量(CEC)、有机碳(SOC)、全氮(TN)和碳氮比(C/N),并对以上指标进行相关性分析。结果表明:1)生物炭添加改变了土壤孔隙结构,从而提升了荒漠风沙土对水分的保持能力。与对照相比,2%和4%的生物炭添加量显著地增加了荒漠风沙土饱和含水量(10.28%、20.72%)、田间持水量(32.03%、65.87%)、凋萎含水量(102.65%、187.42%)以及植物可利用含水量(13.30%、33.33%)。2)生物炭添加可以增强荒漠风沙土的抗风蚀性能。随生物炭添加量的增加,荒漠风沙土物理稳定性指数增加12.91%~105.51%、可侵蚀因子降低17.15%~86.24%。3)生物炭添加量、SOC、TN、C/N、CEC、SSA与土壤水分特征参数、土壤抗风蚀性指标呈极显著相关关系。添加2%以上的玉米秸秆生物炭可以治理风蚀荒漠化土地。

基于CFD汽车散热器管口位置对性能影响的研究

文章研究对象为汽车散热器。通过CFD仿真分析,得出散热器的进出口管口设置在不同位置时散热器的内部流动阻力和流量分布均匀性的区别。基于CFD研究结果,通过制作不同进出口位置散热器的手工样件在台架进行测试,得到不同管口设置的散热器的实测性能区别。结果表明:当进出口水管位置设置不合理会对散热器水阻带来翻倍的影响。通过CFD研究和样件实测,为指导汽车散热器的进出口水管位置设计提供了优化方向。

坡面薄层水流水动力学特性试验

坡面流水动学特性对阐明土壤侵蚀和坡面产沙机理均有重要意义,采用坡面定床阻力试验,定量研究了6种不同粗糙度床面、5种不同坡度下坡面薄层水流水力要素关系及阻力的变化特征,以期揭示坡面薄层水流阻力的内在规律性。结果表明,坡面薄层水流流态指数随坡度呈现出的先减小后增加的变化趋势,当试验坡度小于0.15 rad时,流态指数随坡度的增加而逐渐减小,当坡度大于0.15 rad时,出现相反的变化趋势。流态指数随床面粗糙度呈抛物线变化趋势,其均值为0.376,总体上坡面薄层水流属于滚波流区和过渡流区的范畴;水流弗劳德数与单宽流量和试验坡度均成幂函数关系,临界流对应的单宽流量随粗糙度的增加而增大,随坡度的增加而减小,水流流型处于临界流和急流型态;阻力系数与单宽流量呈幂函数关系,而与雷诺数成反比关系,关于增阻的原因主要与绕流产生压差阻力和坡面滚波流引起的局部阻力有关,并根据薄层水流阻力特征,提出了滚波流区阻力计算公式。研究成果可为坡面土壤侵蚀预报模型构建提供理论依据,从而促进明渠水流理论向坡面水流方面扩展。

透明导电氧化物ZnO:Al(ZAO)薄膜的研究

用磁控反应溅射法制备了ＺｎＯ：Ａｌ（简称ＺＡＯ）薄膜，研究了薄膜方块电阻空间分布的均匀性及微观形貌、并对ＺｎＯ：Ａｌ薄膜表面各元素的化学状态和深度分布进行了 ＸＰＳ和 ＡＥＳ分析。

高抗性淀粉粳稻新品系稻米淀粉链长分布与主要品质特征差异

【目的】通过对水稻抗性淀粉性状的遗传研究,为高抗性淀粉水稻资源创新与育种提供理论和实践依据。【方法】以抗性淀粉含量有显著差异的粳稻品系为材料,比较分析高低抗性淀粉粳稻品系类型间的支链淀粉链长分布、稻米RVA谱特性值、膳食纤维和直链淀粉含量等主要品质特性的差异及其相关性。【结果】高低抗性淀粉水稻品系间支链淀粉链长分布差异显著,高抗性淀粉水稻品系的支链淀粉中短链部分即聚合度为5～12所占的相对百分比率显著低于低抗性淀粉类型品系,而长链尤其是聚合度为13以上的长链比率明显高于低抗性淀粉类型品系。膳食纤维和直链淀粉含量,高抗性淀粉品系显著高于低抗性淀粉品系,最高黏度值、最终黏度值、热浆黏度值和崩解值等,高抗性淀粉品系均显著或极显著低于低抗性淀粉类型品系。抗性淀粉含量与支链淀粉短链聚合度(DP≤12)呈极显著负相关,但与支链淀粉的中长链聚合度(12<DP≤36)呈极显著正相关,与直链淀粉含量和膳食纤维含量呈极显著正相关。【结论】水稻中支链淀粉的链长分布、直链淀粉含量和稻米RVA谱特性值与稻米抗性淀粉含量关系密切,在育种实践中可作为育种选择指标之一。

应用储层流动单元研究高含水油田剩余油分布

高含水油田剩余油分布研究是一个世界性的难题。应用储层流动单元进行油气储层评价研究自 2 0世纪 80年代后期以来受到了石油工作者的广泛重视。文中以辽河油田欢 2 6断块为例 ,应用储层流动单元 ,在沉积微相分析的基础上研究高含水油田剩余油分布特征。密闭取心井岩芯分析资料表明剩余油饱和度与储层流动单元间存在良好的对应关系 ,在此基础上建立了利用流动单元流动带指标计算剩余油饱和度的方法。沉积微相内部对应着多个流动单元类型的组合 ,不同的沉积微相其流动单元组合形式也不同 ,表现出的渗流能力亦存在较大的差异性 ,从而为表征流体渗流的平面差异性和评价剩余油分布奠定了坚实的基础。研究结果表明 ,欢 2 6块剩余油平面上主要分布在中部和东部的构造较高部位。在本研究成果指导下 ,4口井 6个月累计增产原油 4 556t ,取得了良好的地质应用效果。

不同湍流模型在管道流动阻力计算中的应用和比较

应用几种不同的湍流模型,模拟计算水力光滑管的沿程阻力系数。将计算结果与尼古拉茨试验结果进行比较,可见Spalart-Allmaras湍流模型与试验结果吻合得最好,即在5个不同雷诺数(Re)下,其计算结果的最大误差为1.65%。研究还表明,无论圆管内流体流动是层流还是湍流,流动阻力的大小主要由流体在壁面附近的速度分布决定。

防灭火三相泡沫流体特性实验研究

为了研究三相泡沫的流体特性,采用实验的方法,考察了剪切速率、发泡倍数、温度、气体介质对三相泡沫粘度的影响,构建了三相泡沫流体的本构方程,测定了三相泡沫流体在注浆管路中的流动阻力及管压降。研究结果表明:三相泡沫属于假塑性的非牛顿流体,其粘度与发泡倍数和温度有关,而与气体介质无关;在一定的条件下,每100m管路中三相泡沫的压力降为0.18MPa。研究结论为三相泡沫在现场的应用提供了依据。

复杂油底壳一次拉深成形新工艺的数值模拟

分析了复杂薄板零件拉深过程的力学特征 ,阐明了提高板料成形性能的技术关键 ,提出了一种能大幅度提高板料成形性能的新技术。对一种拉深难度很大的复杂油底壳采用这一新技术的一次拉深成形、常规工艺的一次拉深成形及实际生产中采用的二次拉深成形三种成形过程进行了有限元数值模拟 ,比较结果表明 ,这一新工艺的一次拉深成形的效果最好。