射流泵流速比与动量修正系数的数值研究

基于已设计的同一液体射流泵试验装置,采用脉冲和恒定工作液体射流,应用数值计算方法研究了脉冲与恒定液体射流泵基本性能方程的参数,并定量分析了流速比M、动量修正系数k1与k2随面积比的变化规律及其对液体射流泵性能的影响,提出了优化结构、率定几何参数的建议。

漫滩水流动量修正系数特性分析与模拟

以明渠深度平均二维水流模型为基础,研究了漫滩水流的动量修正系数。结果表明,漫滩瞬时动量修正系数迅速增大,随后快速减小;滩槽宽度比越大,动量修正系数变化程度越大,而传统断面平均法的计算结果恒为1,与实际情况存在较大差异,不能用于水流漫滩的模拟。为了反映动量修正系数的实际变化规律,提出了水流漫滩时断面动量修正系数新的计算方法,最后采用模型试验和天然河道实测资料对该方法进行了检验。

动量修正系数对恒定明渠流计算的影响

在采用浅水方程的洪水模拟中,经典的交替方向隐式格式(ADI)被认为不能用来计算跨临界流。这种格式会在自由水面和流速急剧变化的地方产生非物理振荡。然而,实际中这种格式仍然被广泛应用于商业计算软件。为了能够用ADI格式在模拟跨临界流时能够得到稳定的数值结果,修改动量修正系数(Boussinesq系数)这种数值处理方法能够部分地减轻ADI模型在模拟跨临界流时遇到的困难。该文通过对一维恒定流条件下的高速明渠流动问题的数值模拟,以及二维英国Boscastle地区洪水波的数值模拟,系统地评估了这种数值处理方法对模型计算的影响,并对比了ADI和具有激波捕捉能力的TVD-Mac Cormack模型的计算结果。结果表明,随着动量修正系数的减小,可以有效抑制ADI格式产生的数值振荡,但同时会降低水深的预测值。这些结果有助于评估数值格式在模拟跨临界流动时的准确性。

水库异重流潜入点流速分布及其判别式改进

异重流潜入条件是判断异重流是否潜入的数学表达。异重流潜入条件中含沙量与潜入弗劳德数为隐性关系,是由于以往研究对潜入点垂线流速分布未能给出适当的数学表达式,无法直接分离弗劳德数中含沙量因子。通过对异重流潜入点处垂线流速分布物理图形的数学分析,得到潜入点处垂线流速分布理论公式形式为抛物线;利用小浪底水库2001—2015年调水调沙期异重流潜入点资料,率定得到潜入点处垂线流速分布公式的经验系数,理论公式与经验公式二者系数值接近,揭示了理论假设的正确。代入水库浑水异重流潜入动量修正系数公式,分别确定其理论值为1.2、小浪底水库实测值为1.13,均为常数,二者也颇为接近。在此基础上,采用范家骅[13]、曹如轩[14]、焦恩泽[15]等水槽试验资料、2001—2005小浪底水库实测资料和模型试验资料验证,推导获得了新的水库异重流潜入点判别关系式,并利用2006—2015年小浪底水库和1961—1962年三门峡水库实测资料进行了预测计算,结果表明,新的潜入条件计算的潜入点水深与实测值更加接近,更符合实际。该成果可为多沙河流水库调水调沙预案编制和水库异重流数学模拟提供技术支撑。

多喷管引射器试验研究与数值模拟

为了探索多喷管引射器综合性能的影响因素,对五喷管超音速引射器用实验的方法得到动量修正系数与引射系统尺寸的关系曲线．在不同主喷管分布圆直径、混合管长径比、主次流压比以及扩压比情况下,对多喷管引射系统动量修正系数进行了实验研究和数值计算．结果表明:在所有工况下,引射性能随主次流压比和主流流量的增大而减小;随着主喷管数增加、喷管喉部直径减小、扩压管长度增加,引射器的性能在一定范围内得到提高．混合管长径比与主喷管分布方式的相互作用对引射性能的影响很大．同时使用FLUENT软件对不同几何尺寸下的引射器进行数值模拟,并与试验结果进行了对比,结果表明数值模拟结果与试验结果符合较好．

液体射流泵内部流动分析:Ⅱ理论计算参数确定

推导了射流泵理论模型方程中计算参数与断面几何和流动参数的关系,利用数值模拟结果,确定了理论模型中的计算参数,分析了理论计算参数随流量比的变化规律.结果表明:反力分布系数c1与吸入面积比c在最优工况近似相等,而随着流量比偏离最优工况,两者偏差增大;利用c值代替c1值不会导致理论计算结果显著误差;工作流体速度一定条件下,动量修正系数k1不随流量比变化而变化,近似为常数;k2随流量比变化呈双曲线形状,随着流量比增大,逐渐趋近于1;喷嘴流速系数1、吸入管路流速系数4为常数;扩散管入口断面流速分布均匀性对扩散管流速系数3值有重要影响;喉管流速系数2及喉管入口收缩段流速系数5随流量比增加而线性减少,是影响理论计算结果的主要参数.理论计算结果与试验结果吻合较好,验证了计算参数确定方法的可行性和理论模型的可靠性.

脉冲液体射流泵时均值基本性能的研究

本文运用流体力学、湍流射流理论和时均值计算法 ,导出了脉冲液体射流泵时均值基本方程及其动量修正系数方程组。通过与恒定液体射流泵基本方程进行对比 ,阐明了二者之间的关系 。

脉冲液体射流泵性能参数的数值研究

定量分析脉冲液体射流泵时均值基本性能方程中的最优工作参数、动量修正系数、时均惯性力与时均惯性水头的变化规律及其对性能的影响,结果表明脉冲射流可以使流体在喉管出口处得到更充分的混合,并且改善射流泵的最优工作参数和范围。

水跃跃长理论研究

通过一定假定建立了水跃跃长理论公式，并与经验公式计算比较．