Solution of MHD Flow past a Vertical Porous Plate through a Porous Medium under Oscillatory Suction

The model of mass transfer on free convective flow of a viscous incompressible electrically conducting fluid past vertically porous plate through a porous medium with time dependant permeability and oscillatory suction in presence of a transverse magnetic field is considered. Perturbation technique is obtained the solution for velocity field and concentration distribution analytically. The effects of the flow parameters on the velocity field and concentration distribution are presented with the aid of figures. Also, the skin friction and the rate of mass transfer are calculated with the aid of tables.

Thermal Radiation Effect on the MHD Turbulent Compressible Boundary Layer Flow with Adverse Pressure Gradient, Heat Transfer and Local Suction

The combined effect of magnetic field, thermal radiation and local suction on the steady turbulent compressible boundary layer flow with adverse pressure gradient is numerically studied. The magnetic field is constant and applied transversely to the direction of the flow. The fluid is subjected to a localized suction and is considered as a radiative optically thin gray fluid. The Reynolds Averaged Boundary Layer (RABL) equations with appropriate boundary conditions are transformed using the compressible Falkner Skan transformation. The nonlinear and coupled system of partial differential equations (PDEs) is solved using the Keller box method. For the eddy-kinematic viscosity the Baldwin Lomax turbulent model and for the turbulent Prandtl number the extended Kays Crawford model are used. The numerical results show that the flow field can be controlled by the combined effect of the applied magnetic field, thermal radiation, and localized suction, moving the separation point, xs , downstream towards the plate’s end, and increasing total drag, D . The combined effect of thermal radiation and magnetic field has a cooling effect on the fluid at the wall vicinity. The combined effect has a greater influence in the case of high free-stream temperature.

NUMERICAL STUDY ON THE FLOW AROUND A CIRCULAR CYLINDER WITH SURFACE SUCTION OR BLOWING USING VORTICITY-VELOCITY METHOD

A vorticity-velocity method was used to study the incompressible viscous fluid flow around a circular cylinder with surface suction or blowing. The resulted high order implicit difference equations were effeciently solved by the modified incomplete LU decomposition conjugate gradient scheme ( MILU-CG). The effects of surface suction or blowing' s position and strength on the vortex structures in the cylinder wake, as well as on the drag and lift forces at Reynoldes number Re = 100 were investigated numerically. The results show that the suction on the shoulder of the cylinder or the blowing on the rear of the cylinder can effeciently suppress the asymmetry of the vortex wake in the transverse direction and greatly reduce the lift force; the suction on the shoulder of the cylinder, when its strength is properly chosen, can reduce the drag force significantly, too.

Effects of thermal radiation on Casson fluid flow and heat transfer over an unsteady stretching surface subjected to suction/blowing

The unsteady flow of a Casson fluid and heat transfer over a stretching surface in presence of suction/blowing are investigated. The transformed equations are solved numerically by using the shooting method. The exact solution corre- sponding to the momentum equation for the steady case is obtained. Fluid velocity initially decreases with the increase of unsteadiness parameter. Due to an increasing Casson parameter the velocity field is suppressed. Thermal radiation enhances the effective thermal diffusivity and the temperature rises.

Magneto Convective Flow of a Non-Newtonian Fluid through Non-Homogeneous Porous Medium past a Vertical Porous Plate with Variable Suction

Radiation absorption and chemical reaction effects on unsteady MHD free convective flow of a viscoelastic fluid past a vertical porous plate in the presence of variable suction and heat source is considered. A uniform magnetic field is assumed to be applied in the transverse direction of the flow. The set of non-linear partial differential equations is transformed into a set of ordinary differential equations by super imposing a solution with steady and unsteady part. The set of ordinary differential equations is solved by using regular perturbation scheme. The expressions for velocity, temperature and species concentration fields are obtained and the expressions for Skin friction, Nusselt number and Sherwood number are also derived. The effects of numerous physical parameters on the above flow quantities are studied with the help of graphs and tables.

双吸泵静腔室数值优化与试验分析

【目标】探究影响双吸离心泵效率的主要因素及关键参数,优化设计吸水室以提高水力性能。【方法】基于水力损失最小原则,对吸水室与蜗壳内部流道形状进行设计,研究过流断面面积演变规律。采用CFD数值计算方法对优化前后的泵内流特征及性能特性进行对比分析,并利用实体模型试验验证优化方案的实际性能。【结果】改良设计的工况点效率比原型设计提升3.36%;在0.7QBEP(设计工况)至1.2QBEP范围内,整泵效率相较改进前模型均有所提高。其中,蜗壳水力损失降低明显,除1.3 QBEP损失下降6.18%以外,其余工况下蜗壳水力损失降低幅度均超过20%。对于吸水室,大于0.98 QBEP流量工况时,改进后模型吸水室损失低于改进前模型。【结论】吸水室、蜗壳内部流道的优化设计,明显改善了吸水室内部的不稳定流动,消除了叶轮出口附近的流动旋涡,显著降低水力损失,有效提升双吸泵的水力效率。

钻井法凿井气-液-固耦合排渣流场及刀盘吸渣口优化

针对西部地区侏罗系地层煤矿立井钻井法施工中出现的气举反循环洗井排渣与钻进效率低下问题,以陕西可可盖煤矿中央回风立井ϕ4.2 m超前钻井为工程背景,基于CFD-DEM(计算流体力学和离散单元法耦合)研究方法,建立了气-液-固多相耦合排渣数值模型,揭示了排渣管内、井底流场的速度及压力分布规律,并基于自研的气举反循环排渣试验装置,采用PIV(粒子图像测速法)测试技术对流场分布的正确性进行验证;提出了优化刀盘吸渣口评判指标和方法,对吸渣口的数量、长径比、面积比、总面积占比进行优化,得到了超前钻头刀盘吸渣口布置的最佳方式和相关参数;讨论了钻头转速、注气量、风管没入比和泥浆黏度等主要因素对排渣流场的影响。研究结果表明:(1)排渣管内流体的运移以轴向流动为主,且途经注气端时,流速发生跳跃式剧增;井底流体的运移主要以水平流动为主,流体的垂直上返仅存在于吸渣口附近;井底流体的水平流动以切向流动为主,径向流动仅在吸渣口两侧较为明显,且远离吸渣口处,径流速度较小易产生岩屑沉积;(2)当刀盘吸渣口数量为2,长径比为0.4,面积比为1,总面积占比为1.94%时,吸渣口的布置方式最佳,且清渣率较现行吸渣口布置方式提高66%;(3)增大钻头转速可显著增强吸渣口的吸附作用,注气量、风管没入比与井底和排渣管内流体的轴向速度均呈正相关关系,低黏、低密度的泥浆易获取高流速,但携岩能力较差。研究结果可为破解侏罗系地层深大立井钻井法洗井排渣与钻进效率低下技术难题,提供有益的理论参考。

Group Method Analysis of MHD Mixed Convective Flow Past on a Moving Curved Surface with Suction

The group-theorytic approach is applied for solving the problem of the unsteady MHD mixed convective flow past on a moving curved surface. The application of two-parameter groups reduces the number of independent variables by two, and consequently the system of governing partial differential equations with boundary conditions reduces to a system of ordinary differential equations with appropriate boundary conditions. The obtained ordinary differential equations are solved numerically using the shooting method. The effects of varying parameters governing the problem are studied. A comparison with previous work is presented.

Magneto Hydrodynamics Stagnation Point Flow of a Nano Fluid over an Exponentially Stretching Sheet with an Effect of Chemical Reaction, Heat Source and Suction/Injunction

A numerical investigation is carried out on the effects of heat source suction and viscous dissipation on Magneto hydrodynamics boundary layer flow of a viscous, steady and incompressible fluid. The flow is assumed to be over on exponentially stretching sheet. The governing system of partial differential equations has been transformed into ordinary differential equation using similarity transformation. Keller box method is simulated on the dimensionless system of differential equations. The skin friction coefficient and the heat and mass transfer rates are very significant parameters that are computed, analysed discussed in detail.

径向剖分双吸式工业液力透平的内部流动损失特性分析

针对双吸式离心泵反转作液力透平运行区间狭窄、效率低等问题,对实际工程应用中的一台径向剖分双吸式离心泵反转作工业液力透平的内部流动损失特性进行了研究。首先,采用了数值模拟方法预测了液力透平在泵和透平典型工况下的水力性能,对比了透平在泵工况下的实验结果,验证了数值模拟的准确性和可靠性;然后,结合熵产理论,定量分析了透平工况下各过流部件对于总能量损失的权重以及熵产成分比重的分布情况;最后,结合局部流动特征进一步揭示了主要过流部件内流动损失的发生位置和产生原因。研究结果表明:壁面熵产是导致径向剖分双吸式工业液力透平内部流动损失的主要原因,在0.8Q_(b)、Q_(b)、1.2Q_(b)工况下,壁面熵产分别占总熵产的55.3%、69%、67.4%;导出室是透平内熵产占比最大的水力部件,局部回流、流动冲击等不良流动特征是导致湍流熵产增加的主要原因。该研究结果对离心泵反转作工业液力透平的优化设计、运行调控和推广应用有一定的借鉴意义。

基于示迹线方法的压气机内部流动显示试验

为了揭示压气机转子叶顶泄漏流和静叶吸力面分离流动的形态及演变趋势,采用示迹线显示空气流动的方法对某低速轴流压气机转子叶顶间隙流动及静叶吸力面复杂流动进行了直接观测。结果表明:转/静子叶片上的示迹线直观形象地显示了转子叶顶泄漏流动和静叶吸力面分离流动的形态及演变趋势;随着压气机节流,转子叶顶泄漏流抗衡主流的“力量”不断增强,导致叶顶泄漏流的影响区域不断向上游拓展,到达近失速工况时,泄漏流与主流的交界面与叶顶前缘平齐;随着压气机节流,静叶吸力面上的流动分离区不断向静叶前缘扩展,到达近失速工况时,50%叶高以下静叶吸力面一侧出现了大面积的回流区。

三种流动控制方法对H型垂直轴风力机性能影响的对比分析

采用数值模拟的方法,分别以基于NACA0021和NACA0018翼型表面带吸气缝叶片的升力型垂直轴风力机为二维、三维研究对象,研究叶片表面施加吸气对提高升力型(H型)垂直轴风力机叶片做功性能的效果。通过开展二维模拟研究,探究多吸气缝在叶片吸力面上的位置对垂直轴风力机气动性能的影响,并对比研究吸气和吹气这两种常用的主动流动控制方法提升垂直轴风力机风能利用净效率的区别。在此基础上,对叶片表面采用吸气控制的垂直轴风力机进行三维数值模拟分析,并将其获能特性与采用波浪前缘叶片即被动流动控制后的垂直轴风力机的性能进行了比较。结果表明,当多吸气缝位置位于距离叶片前缘10%~15%弦长区域范围内时,能最好地抑制垂直轴风力机叶片表面的流动分离,改善叶片的气动性能。与吹气控制方法相比,叶片表面采用吸气控制后的风力机的风能利用净效率在全叶尖速比下的增幅更加明显;而与波浪前缘控制方法相比,采用吸气控制后风力机风能利用净效率在低尖速比下提升效果更为显著,最大提升幅度可达到140%。该文研究结果表明吸气方式可使垂直轴风力机的效率在较大的运行工况内都有明显提高,与吹气和波浪前缘的方法相比在提升风力机气动性能效果方面更为显著,因此也更具工程应用的潜力和优势。

移动式水力清淤装置原型试验研究

经济高效的泥沙清淤一直是泥沙工作者追求的目标之一。前期室内试验表明近期提出的一种移动式水力清淤装置具有经济高效的清淤能力和较好的应用前景。为进一步检验其现场应用效果,本文在室内试验的基础上,进一步将该装置在陕西渭南东雷抽黄工程东雷一级站内的8#前池和进水闸外的黄河边滩进行了原型试验。结果表明:装置在两个试验点抽沙时水体均可维持较高的含沙量(平均含沙量分别可达560 kg/m^(3)和330 kg/m^(3),高于室内试验及传统吸排沙装置的结果),展示出优越的现场清淤效果。针对试验站点现存的泥沙淤积问题,提出了工程布置的优化建议,建议将前池的上中段改建为沉沙池并采用本装置实时抽沙,不仅可减少泥沙淤积继而保持泵站长期稳定运行,抽出的泥沙还可作为建筑用沙使用,兼具工程应用和泥沙资源利用的效益。

双吸泵作液力透平叶轮内非定常流动DMD分析

为了精确分析双吸泵作液力透平叶轮内的非定常流动特性,采用SST k-ω湍流模型在设计工况下进行数值模拟。对一个周期的非定常速度场进行动态模态分解(DMD),并结合Q准则,得到前4阶主要模态及其相应的时空信息。分析结果表明:DMD方法将叶轮内复杂的流场特征分解为动静干扰模态、基本模态和耗散模态。其中动静干扰模态占主导地位,频率为叶轮旋转频率,反映出叶轮内流动受静止部件干扰的流动特征,涡结构主要为点状涡和不连续的管状涡;基本模态频率为0Hz,反映出叶片流道几何特征引起的稳态流场特征,涡结构主要为连续的管状涡;3阶及4阶模态为耗散模态,反映出叶轮内流动受静止部件干扰,在叶片上产生的流动分离及不稳定涡结构脱落的特征,以片状涡和不连续的管状涡为主。在特定频率下DMD方法可以对叶轮流场结构进行分解,能够清楚地分析双吸泵作液力透平叶轮内复杂流场的非定常特性。

膜下滴灌滴水流量对棉花根系分布的影响

为探明膜下滴灌条件下滴水流量对棉花根系分布的影响,采用田间定位试验,设置3组滴水流量,分别为1.69 L·h^(-1)(W169)、3.46 L·h^(-1)(W346)和6.33 L·h^(-1)(W633),分析膜下滴灌土壤水吸力对棉花根系空间分布特征的影响。结果表明:滴水流量越大,膜外裸地和膜内土壤的基质吸力越小,边行棉花根系吸水受到的胁迫程度也越小,W633处理膜下根区土壤水吸力分布均匀且适合棉花生长,棉花根长密度水平分布不论是初期还是后期均呈双峰抛物线分布;棉花根重密度呈现出相同的变化规律,内、边行棉花根重密度在花期、铃期、吐絮期的差值分别为42.26、-0.22、97.40 g·m^(-3)。当滴水流量越小时,膜外裸地的基质吸力大于膜内土壤的基质吸力,致使边行棉花的根系吸水受到较大胁迫,W169处理棉花根长密度水平分布由生育初期的双峰抛物线分布变为后期的单峰抛物线分布;内、边行棉花根重密度在花期、铃期、吐絮期的差值分别为299.70、304.86、369.84 g·m^(-3)。表明随着滴水流量的增加,膜下滴灌行间棉花根系生长更加均匀,研究结果可为棉花膜下滴灌系统设计提供技术参考。

地铁列车尾部吹吸气控制对尾流特征的影响

为改善地铁列车尾部流动特征、减小列车气动阻力,提出一种在地铁列车尾部表面吹气及吸气的主动流动控制方法,分析不同吹气形式以及速度下,列车尾部流场及气动阻力的变化,解释列车尾部吹吸气作用下列车气动性能变化的原因。研究结果表明,在尾车施加吹/吸气的主动控制方法可以达到减小列车气动阻力的目的。当吹、吸气速度为0.6U(U为列车速度)时,集中吹气控制的气动减阻效果最为显著,3车编组整车气动减阻率达到了12.9%,非集中吹气次之,为10.9%,吸气控制则为10.3%。尾车吹气控制通过扰动流场来有效抑制流向涡结构,且相比于非集中式吹气,气流方向汇聚于某焦点的集中式吹气可显著提升气动减阻能力;吸气控制则通过吸除尾车肩部近壁区的尾部流向涡,使整车气动阻力降低,但吸气使更强的空气流动加速,使得气动减阻效果下降。因此,建议采用吹气速度为0.6U的集中吹气方式减小钝头列车气动阻力,在该吹气速度下,头车、中车、尾车和全车的气动减阻率分别为0.3%、4.5%、27.6%和12.9%。

基于响应面法和CFD的轴流气吸式排种器优化设计

为提高轴流气吸式排种器型孔入口处的负压从而提升吸种效率,采用响应面法和CFD软件对排种器结构参数进行试验设计和数值模拟并进行回归分析,得到排种器结构最佳参数组合。使用中央复合设计(CCD)对排种器结构参数进行试验设计并建立15组试验模型,使用FLUENT软件对试验模型的型孔入口压力值进行数值计算,将所得数据集导入Design-Expert软件并通过响应面法进行预测和寻优,得到的最佳参数组合为:扇叶转速为2393 r/min,扇叶个数为11,型孔数为15,此时目标函数预测型孔进口处的负压为210.07 Pa。为验证响应面法目标函数预测值的准确性,进行数值模拟试验和台架试验。结果表明,数值模拟法和响应面法的目标函数值基本一致,而台架法与数值模拟法的误差为6.2%。

吸入涡形成机理及其对离心泵性能的影响

泵站运行在淹没深度较小工况下进水池内容易产生吸入涡,影响泵站安全稳定运行。为研究离心泵吸入管进口前吸入涡形成机理及其对过流部件的影响,本文采用可视化试验捕捉吸入涡动态发展过程,并结合数值模拟分析了吸入涡的诱因以及对叶轮性能的影响。结果表明:可视化试验验证了数值模拟吸入涡从初生、发展、强化到保持阶段的准确性。在计算工况下,进水池内会产生贯通吸入涡,空气沿“漏斗形”气柱进入吸入管,并以不断脱落的破碎气囊形式持续进入过流部件;吸入涡形成过程是具有一定周期性的能量聚集-维持-耗散过程,主要受大速度梯度影响;吸入涡携气进入吸入管,造成吸入管内部流动紊乱,流速分布均匀度及速度加权平均角均明显降低,导致叶轮轴向均匀入流假设失效,进而影响叶轮内部流动;吸入涡的发展与叶轮功率、效率有明显相关性,在其携气过程中,气相聚集导致叶轮流道内靠近叶片吸力面侧产生低速区,叶片正背面压差明显降低,叶片载荷分布不均,叶轮做功能力降低。

新型脱色方法对烷基糖苷脱色效果的影响

通过一步法合成烷基糖苷后,在漂白时采用强力自吸多相流泵,使漂白体系从常规的搅拌体系变成循环体系,对采用此新型脱色方法和普通方法的漂白过程中的现象进行分析,并对漂白产品的检测数据进行对比.考察了新型脱色方法的温度、pH及泵的参数变化对产品的影响,得到了最佳的漂白脱色条件:脱色温度控制在70~80℃,pH控制在12左右,泵的流量控制在40 m3/h。上述条件下,得到的产品色泽浅、质量好。

全吸力范围非饱和持水函数和渗透性函数的预测模型

非饱和土的持水函数和渗透性函数是刻画其持水能力和水分运移的基本参数。由于物理机制不同,持水函数及渗透性函数在毛细阶段和吸附阶段的特征有显著差异。多数传统的持水和渗透性函数仅考虑了毛细阶段内,毛细水的持水和渗透特性,不能表征吸附阶段内吸附水的特征。为使传统函数模型在吸附阶段也适用,以传统VG持水函数和VG-M渗透性函数为基础,用修正参数C(ψ)修正VG持水函数,并以此确定非饱和土的残余值ψr,区分毛细水的毛细流动和吸附水的薄膜流动。基于薄膜流动的特点,提出参数Γ(ψ),改进了传统VG-M渗透性函数在吸附阶段内低估非饱和渗透系数这一问题,从而建立了全吸力范围的渗透性函数模型。最后用3组持水及渗透性试验结果验证修正模型的合理性,结果表明修正持水函数模型和渗透性函数模型的预测结果在吸附阶段较传统模型更符合实测结果。