负压输水光滑管道水力摩擦系数的试验研究

为了研究虹吸进流在某些输水工程改造中取得显著效果的内在机理,通过在实验室内进行复杂起伏管路的局部窝气/没窝气情况下阻力特性试验,并对试验管道(DN50有机玻璃管)的水力摩擦系数进行了试验预估,得到了比基于穆迪图估算更低的数值.为了排除该复杂管路中诸多弯头、球阀等部件对试验结果的干扰,重新搭建了一套前端带有虹吸负压整流装置的简单直管系统,对负压情况下的圆管流动水力摩擦系数进行了试验研究.管道为透明有机玻璃,可视为水力光滑管道.通过测量直管上两相距18.4 m的侧压点,在不同流量下得到其水力摩擦系数,测试不仅获得比先前更低的水力摩擦系数,而且随雷诺数变化表现出一种新的趋势,由此得出负压对管道流动有着重要的影响.

R290在水平光滑管内的沸腾换热

对内径为4、6 mm水平光滑铜管内R290的沸腾换热特性进行了实验研究,分析了质流密度、热通量、饱和温度、管径对沸腾传热系数以及临界干度的影响,选择5种适用于R290的水平光滑管内沸腾换热关联式,对实验工况下R290的沸腾传热系数进行预测,并与实验值对比。结果表明,管径越小、质流密度越大,或者饱和温度越高,则沸腾传热系数越大;在干度逐渐增大的过程中,沸腾传热系数随热通量的增大先增大后减小。热通量、管径相比质流密度、饱和温度对临界干度的影响更明显,且热通量越大,临界干度越小;管径越小,临界干度越大。5种关联式中,Fang关联式的预测能力最佳。

EHD 强化大空间光滑管外核沸腾换热实验研究

以氟里昂（Ｒ１１）为工质，对大空间光滑管外核沸腾的ＥＨＤ强化进行了实验研究，得到了在外加交流电场的条件下沸腾换热系数与电压、热通量、电极形式、数目、位置、形状等因素的相互关系．

非共沸制冷剂R417A在水平光滑管内的沸腾传热

应用一种快速、准确的隐式格式迭代数值计算方法 ,对非共沸制冷剂 R41 7A在水平光滑管内的蒸发过程进行了数值模拟。通过应用纯质的传热公式计算后与实验值相比较 ,数值计算结果高于实验值。

圆形直管湍流光滑管区的摩擦因数计算

提出了一个简单适用的显式方程,可用于流体处在直圆形湍流光滑管区时的摩擦因数的计算。在3000≤Re≤108时,该方程的计算结果与卡门-普朗特方程的平均偏差为0.503%,最大偏差不超过0.87%,其计算精度高于其他现有的经验公式。

非共沸制冷剂R417A在水平光滑管内蒸发的数值模拟

本文应用一种快速、准确的隐式格式迭代数值计算方法,对非共沸制冷剂R417A在水平光滑管内的蒸发过程进行了数值模拟。用各组分的平均值代替纯质的物性能数,通过应用纯质的传热公式计算后与实验值相比较,数值计算结果高于实验值。

基于有限元方法的横掠错排光滑管束传热与流动特性研究

使用有限元方法对横掠不同型式错排光滑管束进行了计算分析,绘制了速度场和温度场的色差梯度图,比较了它们的传热与流动性能。有限元分析方法作为热分析和流动分析研究的有力工具,可以与实验研究相结合作为研究管束传热与流动性能的一种新方法。研究结果对于横掠光滑管束的优化设计具有一定的指导意义。

平均壁函数法求光滑管渠流摩阻系数

前言紊流边界层内的流速分布可由普适的对数律表示,已在半经验的理论基础上总结出在各种雷诺数下均可适用的内层壁面律以及外层的速度亏损律.工程上也常常使用在经验基础上发展的指数律表示紊流边界层内流速分布,因而对数律与指数律这两种表达形式一直是并行、常用的。

皂化废液换热器用光滑管和波纹管传热与结垢性能试验研究

对光滑管与波纹管的传热与阻垢性能进行了对比试验研究。结果表明，试验介质为清水时，波纹管的传热系数约为光滑管的1．25—1．31倍；试验介质为皂化废液时，波纹管传热与阻垢性能均不如光滑管；试验介质为皂化废液清液和CaCO3过饱和溶液时，波纹管的传热与阻垢性能均优于光滑管，波纹管传热系数为光滑管的1．1～1．2倍，污垢热阻为光滑管的0．5倍左右。

钢螺旋槽管替代高压加热器中的铜光滑管的试验研究

针对电站高压加热器中的铜管由于受给水ｐＨ值提高的影响易于腐蚀而造成使用寿命短的问题，开展了采用钢质螺旋槽管替代原来的铜质光滑管并使其达到原来的换热性能的研究。钢质螺旋槽管高压加热器的工业试验表明，其总传热系数比铜光滑管高压加热器提高了８％。因此，可以采用钢质螺旋槽管替代高压加热器中的铜质光滑管，实现锅炉给水系统的无铜化运行要求。

水力光滑管水锤分析中的非恒定摩阻计算

针对水力光滑管道中的水锤计算问题,通过引入Brunone摩阻模型,并将其与特征线法结合,建立其特征方程式。最后结合实验对模型进行验证,通过与传统水锤计算结果的比较,证明该模型是正确的,而且显著提高了水锤计算精度,有一定的理论和实际意义。

非光滑管道壁面减阻性能研究

旨在研究不同非光滑管道壁面流体摩擦阻力特性差异。基于仿生学原理和平板边界层理论,设计凹坑型、凸起型和波浪型3种非光滑管道壁面造型;采用数值模拟方法揭示不同非光滑管道壁面形态对流体摩擦阻力的影响规律;针对减阻性能最佳的凹坑型非光滑管道壁面,探索不同排列方式与流体减阻性能的关系。计算结果表明:凹坑型非光滑管道壁面沿程阻力系数最小,相比基准管道壁面模型其减阻率可提高35.57%;均匀排列方式的管道沿程减阻效果最显著。研究可对管道内壁面基于纹理减阻提供一定的参考依据。

光滑粒子法中的摩擦接触算法及其在含界面土体变形问题中的应用

光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,简称SPH)方法作为拉格朗日型的无网格粒子类方法,在固体极大变形问题的数值求解分析中具有显著优势。针对包含界面接触的固体大变形问题的SPH模拟,基于一种能改善边界精度的光滑粒子插值格式——有限粒子法(finiteparticlemethod,简称FPM),提出了一种新的点对体积的离散(point-to-volume discretization,简称PTVD)界面接触算法。该算法实际是将界面接触力等价转换为接触点附近两组粒子间的外部相互作用力。具体是根据接触界面特点将接触面两侧物体离散后的粒子划分为主体粒子和从属粒子,对于每个接触点附近的从属粒子,根据其影响域所包含的主体粒子情况确定该粒子与接触面的相对关系计算法向接触力,根据其影响域内两类粒子的相对切向速度和界面摩擦系数计算切向接触力。PTVD接触算法可避免界面粒子识别及精确模拟等相关的复杂接触力计算,充分体现了光滑粒子法的非局部特点。在利用经典界面接触和摩擦算例进行验证的基础上,将PTVD算法应用于颗粒土拟静力坍塌和弹体侵彻软土等涉及接触界面的大变形土力学问题SPH数值分析,结果表明PTVD算法在摩擦接触问题的SPH数值分析中具有有效性和广泛适用性。

求解不可分离非凸非光滑问题的线性惯性ADMM算法

针对目标函数中包含耦合函数H(x,y)的非凸非光滑极小化问题,提出了一种线性惯性交替乘子方向法(Linear Inertial Alternating Direction Method of Multipliers,LIADMM)。为了方便子问题的求解,对目标函数中的耦合函数H(x,y)进行线性化处理,并在x-子问题中引入惯性效应。在适当的假设条件下,建立了算法的全局收敛性;同时引入满足Kurdyka-Lojasiewicz不等式的辅助函数,验证了算法的强收敛性。通过两个数值实验表明,引入惯性效应的算法比没有惯性效应的算法收敛性能更好。

基于新的NCP函数求解函数非线性互补问题的一种光滑牛顿法

互补问题是一类重要的优化问题,它是计算数学和运筹学研究的一个交叉领域,在经济、工程、交通等许多领域有广泛的应用.近年来多采用互补函数把互补问题转化为方程组的形式来求解。该文提出了一个新的光滑函数,并在此基础上建立了求解函数非线性互补问题的一步光滑牛顿法,同时在一定的条件下证明了该算法的适定性及全局收敛性.这些算法在每次迭代中只要求解一个线性方程组,并且只需执行一次线搜索,因而大大降低了计算工作量.此外,还做了一些简单的数值实验,数值结果验证了对算法所做的理论分析.

基于光滑粒子流体动力学的波浪中航行体入水数值模拟

航行体在波浪条件下高速入水的运动响应和载荷特性是其研发设计过程中需要重点考虑的问题,为了对该问题进行精准预测,采用无网格光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法,提出了一种新型周期性波浪边界技术,利用四元数法计算物体六自由度运动,建立了波浪条件下入水模拟的数值水池。通过对静水中方块体垂直落水和航行体倾斜入水运动轨迹和冲击载荷的模拟,对比于实验参考结果,验证了数值模型的计算精度。随后,在SPH数值波浪水池中对航行体在不同波浪相位角下的高速入水过程开展研究,结果表明航行体弹道稳定性受到波浪相位角影响显著,0°相位角入水时弹道最为稳定。该新型SPH数值水池能够实现航行体波浪中入水过程的精确预报。

塑性冲击振动系统的非光滑分岔

考虑塑性碰撞工况下的单自由度冲击振动系统,推导了擦边分岔和余维一滑动分岔的条件。结合二维参数和单参数分岔分析,研究了单冲击周期运动的分岔特征,揭示了冲击振动系统的穿越滑动分岔、切换滑动分岔和余维二滑动分岔等非光滑分岔以及擦边分岔和混沌激变等不连续分岔行为。非黏滞型周期运动与黏滞型周期运动经穿越滑动分岔相互转迁。在二维参数平面的低频小间隙区域,(1,1,1)周期运动与(1,2,1)周期运动交替出现。两类周期运动的临界线为切换滑动分岔线。混沌边界激变导致混沌吸引子及其吸引域突然消失。

基于Fluent的非光滑表面减阻仿真实验

该文基于有限元法构建了一套可用于非光滑表面减阻仿真的实验方案。将在ICEM中划分的非光滑表面模型网格导入ANSYS中的Fluent模块进行仿真计算,通过对比分析不同速度、不同展向间距圆锥微结构的减阻率评估减阻效果,并利用可视化功能观测速度、压力和湍动能云图,探究了由圆锥微结构构成的非光滑表面减阻规律,为减阻性能方面研究提供了一种新的思路。

基于CEEMD的露天深孔爆破振动信号降噪光滑模型

由于爆破区域地形地质条件的复杂、监测仪器的误差、振动传播介质的反射以及磁场的干扰等原因,采集的原始爆破振动信号常常会掺杂大量的噪声,针对此问题提出了基于互补集合经验模态分解(CEEMD)的信号降噪光滑模型。此模型将爆破振动信号进行CEEMD,基于分解所得到的IMF分量建立低通滤波算法。根据滤波算法的相似度与光滑度,构造目标函数并计算最优解,其对应的滤波算法模型即为爆破振动信号的最优降噪光滑模型。通过构造仿真信号验证了降噪光滑模型算法的可行性,并将模型应用了实际露天深孔爆破振动信号的研究。采用信噪比和均方根误差两种指标对比经验模态分解(EMD)方法、小波阈值法、CEEMD-小波阈值法与滤波算法模型BP3的降噪效果,验证了降噪光滑模型在对露天矿山爆破振动信号降噪方面的有效性,并通过频谱分析进一步验证了降噪光滑模型较CEEMD-小波阈值法的优越性。结果表明:基于CEEMD的露天深孔爆破振动信号降噪光滑模型具有良好的降噪能力,能够在保留原始爆破振动信号真实特征信息的前提下对信号进行降噪,且降噪效果优于EMD方法、小波阈值法和CEEMD-小波阈值法。

光滑粒子流体动力学流体仿真技术综述

光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)是实现流体仿真的主要技术之一.随着生产实践中流体仿真应用需求的增加,近些年涌现了许多相关研究成果,改善了流体不可压缩性、粘性、表面张力等物理特性模拟的视觉真实性、效率与稳定性.同时,一些工作探讨了复杂场景的高质量模拟,以及多场景、多材料的统一仿真框架,增强了SPH流体仿真技术的应用效能.从以上几个方面对SPH流体仿真技术进行归纳、总结和讨论,并对其未来发展进行了展望.