基于时空协同优化的多目标城市轨道交通延误恢复研究

针对城市轨道交通延误引起滞留旅客较多和短期运力不足的情况,提出同时采用车站限流措施和灵活跳停策略的列车延误调整方法。通过构建多目标线性规划模型,对延误列车运行图进行优化调整,将优化目标分为延误旅客总人数最小化和线路延误总时间最小化2部分,同时引入跳停决策变量,考虑跳停对计算线路总延误时间的影响,精确调整线路延误列车运行时间。多目标线性规划模型既有效缓解因滞留旅客过多造成的站台拥挤,又快速恢复因某趟列车延误造成的大面积晚点。最后通过实际算例对模型进行验证,计算结果表明该模型相较于传统的运行时刻调整策略可有效缓解站台滞留旅客的拥挤情况,缩短线路总延误时间,快速恢复城市轨道交通系统的正常运营。

旋转式微通道内液液萃取的流型及传质

利用高速摄影仪观测了2-乙基己基磷酸单2-乙基己基酯(油相)与硝酸铬水溶液(水相)在旋转式微通道(RME)内部的液-液两相流流型,主要观察到了滴状流型(上油下水片状流、滴状片状流、滴状带状流)、带状流型(带状流、紊乱流)、上水下油流型(上水下油滴状流、上水下油片状环状流、上水下油带状流、上水下油丝状流),共3类,9种。考察了微通道设备的尺寸、内筒转速以及进料流速对流型的影响。发现了随着流速和转速的增加,RME内部的流型从滴状流型到带状流型再到上水下油流型的一个转变。进一步利用水油两相的韦伯数将微通道内部的惯性力和黏性力相关联,绘制了流型图,发现了RME内部惯性、黏性力的线性变化关系。最后在9种不同的流型下进行铬的萃取实验,找到了可实现较高萃取级效率的流型。该旋转式微通道内部流型的研究可以为后期的实验和设备的应用奠定基础。

论泥沙砾石的起动流速

在泥沙起动的希尔兹曲线基础上,讨论比较了类同的各家试验曲线变化的共同点。即最容易冲刷起动的泥沙粒径为0.1~0.2 mm;再粗或再细,其起动流速渐升。同时,从实用观点考虑,找出了希尔兹曲线和类同试验曲线的经验公式。这些曲线公式,在细颗粒方面,若与用粘聚力或抗剪强度表征的粘性土转换为等效颗粒的公式比较,起动流速的计算结果尚称一致。在粗颗粒方面与一般的起动流速测验资料和公式比较,误差较大,而且颗粒愈大,偏大误差愈大。最后还提供了非正规水流的不同流态情况下寻求河床质起动流速的方法,并作为一例给出了底流式流态情况下防冲块石的起动流速公式。

水平细通道内CO2流动沸腾换热流态特性实验研究

本文对水平细通道内CO2流动沸腾换热过程中流态及其转变特性进行理论分析和可视化实验研究。根据可视化实验结果,更新了CO2在低蒸发温度下的理论流动状态预测模型。实验工况为:热流密度(7. 5~30 k W/m^2)、质量流率(50~600kg/(m^2·s))、饱和温度(-40~0℃)、干度(0~1)、内径(1. 5 mm)。理论分析表明:质量流率对换热过程中经历的流态形式有决定性作用,热流密度对环状流-干涸区域、干涸区域-雾状流边界转变曲线影响较大,饱和温度对流态转变具有重要影响。可视化研究表明:基于理论流态图对于CO2在细通道内流动沸腾换热的流态能够较好的预测,也能反映不同工况下流态的变化趋势,但理论流态图对干涸区域和雾状流区域预测偏差较大;在实验数据的基础上,增加了液气黏度比的无量纲因子,并提出一种新的临界热流密度预测模型。在考虑质量流率和热流密度影响的情况下,根据更新后临界热流密度预测模型和实验数据,引入沸腾数Bo对理论流态图中环状流-干涸区域、干涸区域-雾状流及间歇流/弹状流-环状流边界转变曲线进行了更新,可视化研究获得的流态数据中89. 4%符合更新后的CO2理论流态预测模型。

轴承腔两相流动流型特征参数及鲁棒性分析

航空发动机轴承腔的润滑设计和换热分析依赖于对轴承腔中润滑介质两相流动特性的理解,依据流型进行轴承腔油气两相介质流动研究是获取流动特性的有效途径。针对通过试验判断油气两相介质流动形式的需要,结合数值分析和试验数据,在辨识能力和试验获取等方面的考虑前提下,提出了辨识航空发动机轴承腔中均相流动与含油滴气/液分层流动两种主要油气两相流型的特征参数——体积含油率和无量纲速度,探讨了两个特征参数在较宽工况范围内保持流型辨识能力的鲁棒性。研究工作对于借助于试验判断油气两相流型,从而可以在严谨理论指导下基于流型进行航空发动机轴承腔润滑介质两相流动特性分析,实现准确高效的润滑设计和换热分析的设计路线实施是很有意义的工作。

散料料性及其气力输送流动模式

在气力输送中,散料在管道内的流动模式完全取决其料性。针对通常观察到的三种流动模式在输送性能上的显著差异,根据实验结果和理论分析,提出了细料与粗粒料间的分界线为dpρb=0.120 6,低速栓流与纯稀相间的分界线为ρb=1 000 kg/m3(除珍珠岩、燃灰渣等粒径尺寸分布宽的散料外),并建立了新的散料流动模式分类图。

基于CFD-DEM耦合数值模拟的垂直管道气力输送流型特性研究

针对垂直管气力输送过程,采用计算流体力学与离散元(computational fluid dynamics and discrete element method,CFD-DEM)耦合数值模拟的方法,从截面颗粒体积分数、管道内流型演变及单位管长压降等3个方面对不同表观气速下垂直管气力输送颗粒运动特性展开研究。研究结果表明:随着表观气速的增加,管内流型依次呈现高浓度环核流、中浓度环核流、低浓度环核流及悬浮流;截面颗粒体积分数随着管内流型的转变逐渐减小;得到输送压降、输送流型随表观气速变化的相图模型及压降最低点的速度为8 m·s^(-1)。

基于随机森林的氧气-液氧掺混冷凝流型研究

针对垂直管道中氧气-液氧掺混冷凝的3种典型流型(振荡冷凝、间歇振荡冷凝和稳定冷凝),构建了基于随机森林算法的流型预测模型,对有限的试验数据进行了有效泛化,获得了氧气-液氧掺混冷凝流型图。结果表明,在试验工况范围内,流型主要受液氧雷诺数和氧气质量通量的影响;在低液氧雷诺数区域,流型主要为振荡冷凝流;在高液氧雷诺数区域,随着氧气质量通量的增加,流型从间歇振荡冷凝向稳定冷凝转变。该流型图可以为分析液氧煤油火箭发动机泵间管内的复杂两相流动及其压力振荡提供有效依据。