基于CFD的超临界CO_(2)-N_(2)多相射流过程数值分析及初步实验验证

超临界射流技术作为超临界流体发展的一种新型技术,在航空航天发动机、碳封存、深层油气开采等多方面有着重要应用。目前有关超临界流体射流的研究多集中于单一流体组分射流,对于两种及两种以上流体相互射流界面行为的研究还相对较少。首先建立了超临界CO_(2)-N_(2)互射流二维数值模型,并通过像素阵列掩模法相移干涉测量技术对射流过程进行可视化实验分析,定量验证了数值模型;对不同工况条件下的CO_(2)与N_(2)射流进行模拟,分析了典型工况条件下互射流流场特性及混合特性。

索马里急流的年际变化及其对半球间水汽输送和东亚夏季降水的影响

利用美国国家环境预报中心和美国国家大气科学研究中心 (NCEP/NCAR)再分析月平均气候资料以及Xie和Arkin分析的月平均降水资料 ( 196 8～ 1998年 ) ,针对索马里低空急流 (SMJ)的年际变化及其对东亚夏季降水的影响问题展开了分析研究 .结果揭示 ,SMJ作为最主要的越赤道气流 ,对两个半球间水汽输送起最关键的作用 ,它把水汽从冬半球输送到夏半球 .夏季SMJ的年际变化有全球范围内的环流异常与之相联系 ,特别是东亚沿岸的波列状异常分布、南亚高压以及澳大利亚以南的偶极型异常分布 ;它也同春季的北印度洋等海区的海温异常有密切关系 .研究还表明 ,春季SMJ的年际变化对东亚夏季降水和大气环流有显著影响 ,由于SMJ影响的超前性 ,因此它在东亚夏季气候预测上有重要意义 .

近50年我国冰雹年代际变化及北方冰雹趋势的成因分析

利用1958—2007年中国755个站的逐日冰雹资料和同期NCEP/NCAR再分析资料及环流特征量,研究了中国近50年冰雹时空变化特征。研究表明,20世纪70年代末、80年代初我国冰雹呈下降趋势,尤其是80年代末以来降雹次数基本低于近50年的平均值,其中我国北方冰雹下降趋势比南方显著,除黄淮、江淮、长江中下游和华南地区外,全国大部分地区冰雹下降趋势都通过了0.05的显著性水平检验,尤其是东北、华北、西北和青藏高原中东部地区。分析表明,20世纪70年代末大尺度环流系统的一系列调整是我国北方冰雹减少的主要原因,200 hPa高空西风急流南移,导致我国北方纬向风场减弱,风速垂直切变减小,对流减弱;850 hPa高度场升高不利于极地冷空气南下和对流系统的建立;同时副高增强,极涡减弱使大气层结稳定,冷空气活动减弱。伴随着大尺度环流的调整,局地垂直温度场结构的变化是影响降雹次数的一个重要原因,局地0℃线和-20℃线之间过冷却水滴累积区距离缩短,不利于雹粒充分地碰并增长,这对东北、华北和西北西部降雹出现显著减少具有十分重要的作用。

青藏高原地面加热场年际变化特征及其与西风急流关系研究

利用ERA-Interim地表热通量再分析资料(包含感热通量及潜热通量数据)分析了1979年3月至2009年2月青藏高原地区(下称高原)地面加热场的时空分布特征及其年际变化趋势。突出青藏高原地面加热场与西风急流的联系,分别探讨了青藏高原春季感热及潜热变化的可能影响机制。结果表明:(1)高原感热空间分布大体呈现为自西北向东南递减的特征,潜热与感热呈反相的空间格局,自西北向东南逐渐增强。(2)相比于夏、秋、冬三季,春季高原地表热通量年际变化特征较为突出,其中感热通量显著减少,潜热通量显著增加[分别为-1.83和0.79 W·m^(-2)·(10a)^(-1)],该趋势和全年平均热通量年际变化情况一致。(3)就年际变化而言,春季感热通量与潜热通量之间存在明显的负相关(相关系数为-0.69),表明可能存在某一气候因子使得春季感热减弱而使潜热增强。进一步分析发现,高原地面加热场与西风急流存在密切的联系,春季西风急流的减弱在影响高原感热强度的同时,对高原潜热也具有较大影响。其可能影响机制如下:受高原上空西风急流减弱的影响,高原地表风速减弱从而导致感热通量显著减少;春季西风急流的减弱导致印缅槽的增强,在孟加拉湾上空形成一异常气旋环流,使该地区对流增强、水汽上升异常,同时气旋中北向暖湿气流将水汽携带至高原南侧,并通过影响高原降水量改变其潜热通量。

三维射流中颗粒碰撞的直接数值模拟

采用硬球模型对三维气固两相射流中Stokes数为10的中等颗粒的碰撞行为进行了直接数值模拟,以初步考察两相流动中颗粒碰撞的特性。颗粒的跟踪采用单向耦合的Lagrangian方法,计算分析了颗粒碰撞随空间、时间的演化及其对颗粒分布不均匀性的影响。模拟结果表明颗粒碰撞主要分布在流场中颗粒局部浓度较高的区域;由于射流初期大尺度涡结构的影响,颗粒的浓度分布最为不均,因此碰撞次数在这一时期随时间呈线性增加,达到最大值后逐渐回落趋于平缓。此外,对网格中颗粒个数分布的矩的统计发现,碰撞对颗粒分布不均匀性的影响随时间呈现不同的特性。

春季Wyrtki急流异常及其与亚洲热带夏季风的关系

采用热带印度洋上层洋流的复EOF分解,对春季Wyrtki急流异常及其年际、年代际变化做了研究,并探讨了其与南海、南亚夏季风的关系。结果表明:该分解第一模态可称之为Wyrtki急流模态,其反映了每年5月份Wyrtki急流的总体强度;该强度有非常明显的8 a年际变化,这与亚洲夏季风年际变化之一相近;还有17 a和23 a的年代际变化,其中后者与热带外北太平洋主要气候模态PDO的周期相近。Wyrtki急流强度偏弱(强)年,南海、南亚夏季风建立大多偏早(迟),南海夏季风大多偏强(弱)。第二模态反映了Wyrtki急流在整个赤道印度洋东、西方向的不均匀性;其有非常明显的11 a和18~19 a的年代际变化,其中前者与热带外北太平洋次要气候模态NPGO的周期相近;此外该模态还有5 a的年际变化。

生物气射流内循环厌氧流化床中复杂化工废水的催化还原过程

针对集约化化工园区排放的高浓度、高色度、高时变性及难降解性复杂化工废水,自行研制了处理能力为24m3.d-1、内置Fe0作为生物催化剂的生物气射流内循环厌氧流化床,研究了新型反应器及其工艺对该废水预处理的催化还原过程及运行参数。结果表明:以射流的方式使生物气和废水在反应器内主动循环,使催化剂、活性炭、污泥与废水之间保持良好的接触传质,通过产氢、絮凝和提供营养等方式强化厌氧反应过程。在回流比为2、环境温度为23～34℃及水力停留时间(HRT)为12～24h的条件下,当进水容积负荷为0.874～2.996kgCOD.m-3.d-1和色度为250～2000倍时,其COD和色度的平均去除率分别达到26.2%和70.8%;出水pH稳定在6～8之间,原废水BOD/COD值由0.26±0.04提高到0.43±0.03。该新型反应器及工艺在实现部分有机负荷去除的同时明显改善了废水的可生化性,可作为复杂化工有机废水的高效预处理技术。

多气泡耦合作用下非球状特性数值研究

为了研究多个气泡相互耦合作用时其表现出的运动特性,采用基于势流理论的边界元方法对多气泡间耦合作用进行数值模拟。将数值解与Rayleigh-Plesset方程解析解对比,使得数值模型的有效性和收敛性得以验证;然后,建立3个气泡的数值模型,研究无量纲参数气泡间距d对气泡运动和形态的影响。等间距布置3个气泡,当d=1.8时,中间的气泡在抑制作用下呈现"圆柱状",随着气泡间距的增大,其最终趋于"球形",且气泡上、下2个气泡射流速度增大;不等间距布置3个气泡,距离远的气泡最先发生射流,射流完成时该气泡已开始回弹。

夏季东亚副热带西风急流位置对川渝地区降水的影响

利用夏季川渝地区30个台站降水和NCEP/NCAR 2.5°×2.5°的高度场、风场等再分析资料,通过CCA、相关、回归等分析方法,分析了近50年夏季东亚副热带高空西风急流与川渝地区降水的关系。结果表明,东亚副热带西风急流南北位置异常对川渝降水有重要影响。当西风急流轴线偏北(南)时,造成四川盆地西部降水偏多(少),盆地东部和川西高原降水偏少(多),夏季平均急流轴线指数对降水的预报指示意义要好于夏季各月。当西风急流轴线偏北(南)时,对应南亚高压东伸脊点偏西(东)、面积偏小(大),西太平洋副热带高压脊线偏北(南)、西伸脊点偏东(西)、面积偏小(大),这种高低层环流的异常配置造成了川渝地区夏季降水的变化。同时,西风急流轴线南北位置的年代际变化,是导致1965-1982年和1983-2006年四川盆地东部、川西高原降水由少转多、盆地西部由多转少的主要原因之一。

涡轮转子内动态燃烧模型机理探讨

为探寻高压涡轮转子内应用射流涡流方案对原涡轮转子性能的影响,采用原高压涡轮转子模型(model-B1)和应用射流涡流方案的高压涡轮转子模型(model-B2和model-B3)两个大类进行研究,其中model-B2和model-B3用于对比分析涡轮转子叶片上有无径向凹腔对原涡轮转子性能的影响。数值模拟过程中,应用了基于压力的隐式稳态求解器,以及尺度适应模拟湍流模型(SAS)。结果表明:在涡轮转子内应用射流涡流方案,主流通道内的温度分布十分均匀,涡轮转子叶片进出口截面处的平均温度基本相等;涡轮转子叶片带径向凹腔时,应用射流涡流方案可实现涡轮内的等温燃烧过程;高压涡轮转子叶片的落压比与原涡轮转子叶片的落压比基本相等,射流涡流方案的应用不会对原有涡轮转子叶片的做功能力和做功效果造成影响。

工况变化对涡轮燃烧射流涡流技术方案的影响

选取二次射流流量变化和环境压力变化的工况条件,对涡轮燃烧射流涡流方案的影响进行研究。其中,二次射流流量变化时,环境压力保持101 325 Pa不变;环境压力变化时,二次射流流量保持0.014 kg/s不变。采用基于压力的隐式稳态求解器模拟涡轮内增燃燃烧室的流动与燃烧过程,并在模拟过程中应用尺度适应模拟湍流模型(SAS)。研究表明:随着二次射流流量的增加,射流涡流燃烧室内温度分布均匀化、总压损失增加、燃烧效率提高、污染物降低;随着环境压力的增大,射流涡流燃烧室内温度分布不受影响,但总压损失降低、燃烧效率提高、污染物降低。

应用射流涡流燃烧结构方案的高压涡轮导向器性能分析与研究

采用两大类模型,对应用射流涡流燃烧结构方案的高压涡轮导向器性能进行数值模拟研究。利用基于压力的隐式稳态求解器以及尺度适应模拟湍流模型(SAS),完成了涡轮内增燃燃烧室内的流动与燃烧过程的数值模拟。研究结果表明:无论是在高压涡轮导向器顶部还是在底部耦合驻涡凹腔,对导向器叶间流场形态、流体流动转折角、导向器叶间静压力场的形态以及分布、总压损失均无明显影响,维持了原有导向器的基本性能;高压涡轮导向器耦合射流涡流燃烧结构,增加了涡轮叶片叶间的平均温度以及涡轮导向器出口的平均温度。

大管棚配合水平旋喷桩支护在细砂-卵砾石土互层隧道中的应用

依托在建国道317线岗托隧道工程,结合细砂-卵砾石土互层围岩的特点,对双层小导管支护、大管棚支护、水平旋喷支护、大管棚配合水平旋喷支护4种支护方案进行了分析,比选出大管棚配合水平旋喷支护为较优方案,并对其支护效果进行了现场测试。结果表明:施工中拱顶处卵砾石土层断裂,细砂下漏导致隧道发生漏砂、坍塌、冒顶等事故,施工中应加强对地表处理、掌子面反压回填等4个关键工序的控制。经现场测试,大管棚配合水平旋喷形成的壳支护能够承受上方土体和交通荷载,并能有效阻止漏砂。

向量化多重网格的MacCormack显格式解轴对称底部干扰流场

本文将多重网格法与MacCormack显格式的算法相结合,计算了轴对称底部流场中斜向喷流与超声速外流粘性干扰流场,提高了计算效率。流场的分析表明分辨率较好,计算合理。在YH-1上将程序向量化,大大节省了计算时间。

某型高速列车车厢连接处脉动压力的预测与控制

某型高速列车以350 km/h运行时,靠近车厢连接处的乘务室在40 Hz频率下对应的声压级高达105 dB。为明确该噪声的产生根源并有针对性地进行控制,采用子域法建立了车厢连接处的气动仿真模型,使用改进延迟涡分离模型进行脉动压力预测。经分析车厢连接处上、下缺口测点压力功率谱密度发现,射流剪切层存在接近40 Hz的峰值频率,该频率与车厢连接处所围区域形成的声学空腔的二阶模态频率接近,由此产生了共振。仿真分析表明:在上、下缺口前端与末端增加波浪板能明显降低测点在36~45 Hz对应的脉动压力总能量。实车测试表明:该方案能使乘务室在40 Hz下对应的声压级降低5 dB。主动射流方案也有较好的降噪效果,有望在未来成为可实施的方案。

ZA200型喷气织机绞边机构工作原理简析

从无梭织机绞边机构的作用、类型入手 ,详细介绍了ZA2 0 0型喷气织机行星绞边机构的结构、工作原理及工作过程。

燃气流作用时间对玻璃钢层间剪切强度的影响

研究了不同燃气流作用时间对玻璃钢层间剪切强度的影响。研究结果表明:随着燃气流作用时间的延长,玻璃钢表面碳化失效层数呈增加趋势;未烧蚀部分复合材料层间剪切强度虽有降低,但是降低幅度不大,说明表面的玻璃布层碳化失效对深层复合材料层间剪切强度影响不大;烧蚀后复合材料断裂模式由韧性转变为脆性。该研究结果为玻璃钢在燃气流环境中的应用提供了重要的数据支撑。

莞惠城际轨道交通某竖井施工技术

结合莞惠城际轨道交通项目GDK102+689.464竖井施工,详细介绍该竖井的构造和钻孔桩、旋喷桩帷幕及基坑开挖支护施工技术,可为今后类似工程施工提供参考。

Influence of Sea Level Pressure on Inter-Annual Rainfall Variability in Northern Senegal in the Context of Climate Change

This study examines the inter-annual variability of rainfall and Mean Sea Level Pressure (MSLP) over west Africa based on analysis of the Global Precipitation Climatology Project (GPCP) and National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) Reanalysis respectively. An interconnection is found in this region, between Mean Sea Level Pressure (MSLP) anomaly (over Azores and St. Helena High) and monthly mean precipitation during summer (June to September: JJAS). We also found that over northern Senegal (15°N - 17°N;17°W - 13°W) the SLP to the north is strong;the wind converges at 200 hPa corresponding to the position of the African Easterly Jet (AEJ) the rotational wind 700 hPa (corresponding to the position of the African Easterly Jet (AEJ) coming from the north-east is negative. In this region, the precipitation is related to the SLP to the north with the opposite sign. The Empirical Orthogonal Functions (EOF) of SLP is also presented, including the mean spectrum of precipitation and pressures to the north (15°N - 40°N and 50°W - 25°W) and south (40°S - 10°S and 40°W - 0°E). The dominant EOF of Sea Level Pressures north and south of the Atlantic Ocean for GPCP represents about 62.2% and 69.4% of the variance, respectively. The second and third EOFs of the pressure to the north account for 24.0% and 6.5% respectively. The second and third EOFs of the pressure to the south represent 12.5% and 8.9% respectively. Wet years in the north of Senegal were associated with anomalous low-pressure areas over the north Atlantic Ocean as opposed to the dry years which exhibited an anomalous high-pressure area in the same region. On the other hand, over the South Atlantic, an opposition is noted. The wavelet analysis method is applied to the SLP showings to the north, south and precipitation in our study area. The indices prove to be very consistent, especially during intervals of high variance.

基于涡轮导向器增燃技术的总体性能与燃烧组织

为了使航空发动机达到高推质比、低燃油消耗率、低污染以及拓宽稳定工作范围的目标,应使用涡轮导向器增燃技术在涡轮导向器叶片间喷油点火再次燃烧,提高涡轮内燃气温度,从而提高发动机的总体性能.阐述了涡轮导向器增燃技术具有提高航空发动机总体性能的潜在优势,分析研究了该技术中组织燃烧的关键技术、参数和机理问题,得出如下结论:①对于射流旋流方案,径向凹槽对燃烧室出口温度分布起决定性作用;降低燃烧凹环内当量比,可提高燃烧效率,从而降低CO,UHC(未燃碳氢化合物),NOx等污染物排放量.②当二次气流角为60°时,射流涡流方案各项燃烧性能较好.