跌流式竖井结构减少吸气的方法研究

跌流式竖井是竖井结构中设计施工最简单,应用最广泛的一种结构类型,但它的气体卷吸问题也是各类竖井结构中最为严重的。本文分析了跌流式竖井卷吸气体的原因,阐释了水气两相的作用机理,并从下游设置挡板形成水池效应、回收至处理站实施集中处理、利用气腔室进行消纳释放三个方面介绍了该种竖井结构减少吸气的措施,以期为市政排水系统中竖井结构的设计与安全运行提供借鉴。

水平管液塞卷吸气体实验

设计建造了研究段塞流中液塞卷吸长气泡尾部气体现象的实验装置,实验段由水平布置的有机玻璃管组成,内径50 mm。长气泡下的液膜高度由挡板控制,从而生成液塞进行测量。提出了一种液塞气体卷吸率测试方法,根据停气后液塞运动与长气泡中气体质量守恒来确定气体卷吸率,实验数据与文献很好相符。结果表明气体卷吸率与上游液膜Fr数有关,而且还受Re数影响,提出了新的预测模型。

城市排水系统中竖井结构的应用研究

城市排水系统中竖井的使用十分普遍。介绍了市政排水系统中的五种竖井结构形式,即跌流式竖井、旋流式竖井、台阶式竖井、堆叠式竖井和螺旋坡道式竖井,总结了各种竖井结构的研究和应用情况,对比了五种竖井结构的特点,分析了竖井卷吸气体的原因。研究结果可为城市排水系统中的竖井结构安全稳定运行提供参考。

直喷喷雾-环境气体两相流场的实验研究

本文基于自行开发的高速双色粒子图像测试技术(High-speed two-color PIV)实现了直喷喷雾及其环境气体两相流场的同步测试,解明了某八孔直喷喷油器在不同过热度下喷雾油束与环境气体相互作用和干涉的过程。实验结果表明:随着过热度的提高,喷雾油束的膨胀及粒径的减小导致燃油油束对环境气体的动量传递增大;而环境气体的卷吸又对燃油喷雾产生了反作用力。此外在不同过热度及喷射阶段,燃油喷射惯性力与环境气体作用力间复杂的博弈关系也得到了初步的解释。

水平管液塞区相分布特征研究

设计建造了研究段塞流中液塞卷吸气体的实验装置,采用双头电导探针测量了水平管内固定液塞区域的局部相分布。液塞区含气率的径向分布存在峰值,表明液塞区存在湍流剪切层。随着进入液塞距离增大,含气率峰值减小,峰值对应的径向位置升高。这说明湍流剪切层内的湍流程度减弱,剪切层厚度变大。提出了计算水平管液塞截面平均含气率的方法,发现随着进入液塞距离的增大,截面平均含气率首先迅速减小,然后逐渐趋于稳定。

数值模拟开式水冷模铸机浇注过程

以南钢开式水冷模铸机为研究对象,建立了型腔内钢液三维非稳态流动、传热和液面波动的数学模型,研究了浇注过程中钢液的流动特征、温度分布以及注流卷吸气体的运动规律。结果表明:浇注过程中,在"气体卷吸"作用下,型腔内钢液的流动存在显著差异,浇注前期表现为上升流呈多个大小不一的涡旋流,浇注后期则呈典型的逆时针涡旋流,并充满整个模腔。在该流动行为影响下,型腔内钢液温度场表现为中心低四周高的系列等温带,钢液表面水平流速随液面高度的上升而增加,在液面高度为3.1m时达到最大表面流速0.6m/s,此时液面波动大,易发生卷渣和钢液二次氧化。