影响半密闭腔室弧后气体绝缘恢复的涡环现象观测与分析

多腔室灭弧间隙在配网防雷中受瞩目,其工作时电弧喷出与空气对流换热成气体射流,射流与周围流体速度差形成剪切层,进而可能演变为涡环结构,促进弧后气体冷却与绝缘恢复。涡环形成受腔室结构影响,优化结构可提高涡环形成概率,增强灭弧效果。因此,通过搭建纹影观测平台观测弧后气体的逸散过程,研究了不同腔室结构参数对弧后气体涡环形成以及气体密度恢复的影响,分析了涡环对于促进弧后气体冷却的效果。基于纹影观测结果,采用有限元仿真分析软件,仿真分析了弧后气体涡环的形成过程。仿真结果证明了合理设置腔室出口直径可增大弧后气体涡环的形成概率,涡环夹带环境冷空气进入弧后气体热核,促进弧后气体的冷却与绝缘强度恢复。

类四方BiFeO_(3)薄膜中新型极化拓扑结构研究

结合像差校正透射电子显微术和精密脉冲激光沉积技术,本文研究了生长在LaAlO_(3)衬底上的单层铁电BiFe_(3)薄膜中应变调控和缺陷诱导的极化涡旋拓扑畴组态。HAADF⁃STEM成像揭示了薄膜中的层状BiO^(+)面缺陷有助于稳定畴壁面为(100)型的类180°畴结构,并在这种新型的180°畴壁和LaAlO_(3)界面相交区域诱导形成了半涡旋和极化涡旋拓扑结构。

涡旋-超声萃取-气相色谱/质谱联用法测定土壤中11种半挥发性有机物(SVOCs)

采用涡旋-超声萃取法提取土壤中11种半挥发性有机物,选择二氯甲烷/丙酮(1:1,V/V)为萃取溶剂,样品与萃取溶剂比例为1:4,萃取2次,采用气相色谱/质谱联用仪分析,内标法定量。实验结果表明:在2.0~10.0mg/L间,11种目标物的校准曲线具有良好的线性,相关系数R在0.9983~0.9999之间。样品加标回收率在67.1%~99.1%之间,相对标准偏差(n=6)介于0.63%~5.70%之间,方法检出限为0.01~0.19mg/kg。该方法人员劳动力占用低,仪器设备成本投入低,提取效率30个/小时,溶剂用量40mL/个。综上,涡旋-超声萃取法效率高、节约成本、分析结果准确,能够满足环境实验室土壤样品中半挥发性有机物的大批量检测,该方法测量方式较为简单、便捷、准确,精度较高,重复性良好。

土壤中半挥发性有机物前处理方法研究

本文概述了索氏萃取、超声波萃取、微波萃取和快速溶剂萃取四种土壤中半挥发性有机物的前处理方法,对有机试剂用量、前处理萃取时间和设备价格进行了对比,并通过分析探究,找到了一种新的土壤中半挥发性有机物的前处理方法,即涡旋振荡+高速离心法。该方法操作简便、快捷高效,并通过《土壤和沉积物半挥发性有机物的测定气相色谱-质谱法》(HJ834-2017)[1]标准进行了验证,满足分析标准要求。该方法可为各类型实验室选择合适的土壤半挥发性有机物前处理方法提供参考依据。

半开式旋涡泵空化分析及试验

半开式旋涡泵采用新型的半开式叶轮,为研究其空化特性,采用基于雷诺时均方程和RNGk-ε湍流模型的单相模型对其内部流场进行数值模拟,得到了叶片表面速度和压力的分布规律,半开式旋涡泵的叶片根部是发生空化的危险区域.在对空化监测方法进行总结分析的基础上,针对半开式旋涡泵的具体特点,选择能量和噪声结合的方法进行了试验研究,结果表明,半开式旋涡泵工作性能稳定,半开式叶轮改善了旋涡泵的空化性能.在同等条件下半开式旋涡泵比闭式旋涡泵的性能有较大改善,对深入研究半开式旋涡泵的理论计算和设计提供了依据.

矩形截面半潜式平台浪流耦合作用涡激运动响应二维数值模拟

通过计算流体力学(CFD)数值模拟,针对一型采用矩形截面立柱设计的深吃水半潜式生产平台,研究其在波浪和流共同作用时的涡激运动响应.选取典型135°来流方向,以正弦振荡流模拟波浪,考虑不同KC数、不同相对流数下波浪与同向均匀流耦合作用.研究表明,较之于仅有均匀流作用,均匀流和正弦振荡流耦合作用时,矩形截面立柱的半潜式平台运动响应明显增大.振荡流耦合作用影响显著.

半圆柱面涡流发生器在矩形管道内抑垢实验

半圆柱面涡流发生器具有较好的强化传热效果,在换热器设备上具有较大的应用前景。为了获得半圆柱面涡流发生器的抑垢特性,采用离线称重法,研究了在流速为0.2m/s、体积质量为3 500mg/L、温度为50℃下不同排列间距、不同高度下的半圆柱面涡流发生器对CaSO4污垢结垢量的变化。结果表明:半圆柱面涡流发生器具有抑垢性,总结垢量要少于光片;相同高度下间距20mm的试片结垢量最少;相同间距下高为5mm的试片结垢量最小。

影响涡流纺纱机效率的因素

为提高涡流纺纱机效率,从半制品质量,牵伸胶辊胶圈,涡流纺纱机关键组件与器材选用维护,辅助设备及配套工程等方面分析了影响效率的原因及解决措施。指出,涡流纺的生产效率是关系产质量水平提高的一个关键环节。应分清原因,有针对性的采取必要的技术措施。通过控制半制品质量,正确选用专件器材,合理配置关键工艺参数,实施精细的维护保养,保持辅助设备的良好状态,严格控制温湿度,保证机台始终在良好状态下运行,从而可以达到提高效率和产质量水平的目的。

矩形通道中斜截半椭圆柱面传热和流阻数值模拟

在雷诺数Re=7000～26800范围内,对布置单排1对斜截半椭圆柱面的矩形通道内空气传热和流动特性进行三维数值模拟,用无量纲数R分析斜截半椭圆柱面斜截角α、攻角β、高度h、距入口间距S、前缘间距s、布置方式对其在通道内强化传热和流阻综合性能的影响。结果表明,在计算条件下,α=20o、β=15o、h=5 mm、S=100 mm、s=30 mm、渐扩式布置(前缘低后缘高、凹面相对)的斜截半椭圆柱面在通道内的强化传热和流阻综合性能最好。斜截半椭圆柱面在通道内产生的端部涡系对其强化通道内传热和流体流动结构的改变发挥了重要作用。

半开叶轮离心泵叶顶间隙非定常流动特性研究

为研究半开式离心泵叶顶间隙区域的非定常流动特性,应用SST k-ω两方程模型,对半开式离心泵进行了全流道数值模拟,利用快速傅里叶变换(FFT)将各监测点的时域值转换为频域值,并分析了泄漏涡轨迹与叶片载荷的相关机理以及泄漏涡的频谱特性。结果表明:泄漏涡涡核与叶片骨线的夹角θ随着叶尖载荷的变化发生了周期性脉动;泄漏涡加剧了叶尖处的流动分离,在叶片前缘形成了连接叶片表面与泵壳的涡管;在流量为0.75 Q d 时,叶顶前缘间隙处扰动主信号为0.51 f B ,该频率与二次泄漏以及叶尖处涡管的非定常脉动特性相关;随着流量减小,扰动信号频率有所波动,叶尖泄漏涡破碎位置向叶片前缘移动。

多孔扰流板对半封闭窄箱梁涡振的减振效果

大跨度桥梁涡激共振是影响桥梁运营阶段行车舒适性和桥梁构件疲劳寿命的重要因素。以某半封闭钢箱梁斜拉桥为工程背景,通过节段模型风洞试验研究了在宽高比约为8.1的半封闭窄箱梁底板外缘安装多孔扰流板气动措施的涡振减振效果。结果表明:对于这类半封闭窄箱梁,在上游侧安装多孔板的减振效果略好于上下游两侧同时安装多孔板的减振效果,只在下游侧安装多孔板的减振效果要明显不如前二者;此外,多孔板悬挑宽度对其涡振减振效果也有较大影响,一般来说多孔板悬挑宽度越大,减振效果越好,尤其是对于只在下游侧安装多孔板的情况,多孔板悬出宽度对减振效果的影响更明显。

液态机械搅拌法制备陶瓷颗粒增强铝基复合材料

对陶瓷颗粒进行预处理之后,在非真空感应炉中,利用预制件法、无旋涡机械搅拌法和半固态机械搅拌法制备了颗粒增强铝基复合材料.结果表明:3种方法都能成功地解决颗粒与基体金属之间润湿性差的难题.但是预制件法制备的复合材料的颗粒体积分数有限,无旋涡机械搅拌法的制备温度高,故这两种方法均不适合制备体积分数高（大于 20％）、颗粒尺寸小的复合材料而利用半固态机械搅拌法,能够将颗粒尺寸为3.5μm;体积分数为40％的SiC颗粒加入到金属Al中,但是当颗粒体积分数大于30％时,机械搅拌方式不能将颗粒均匀地分散在基体金属中.

采用移动粒子法对蒸发管结构优化

采用数值模拟方法研究在驻涡燃烧室试验中出现的部分燃油在外环冷却腔中燃烧的现象,分析导致过低的燃烧效率的原因,并通过优化设计对此现象加以解决。通过移动粒子半隐式方法的计算,结果基本还原了燃油回溅现象,查找出蒸发管结构设计中直段长度过短,并对蒸发管直段结构进行优化加长。在结构优化后的计算中,燃油回溅现象已经得到了很好的抑制,计算溅出的粒子由总数的50%降低至10%左右;试验结果得到的温升法燃烧效率也相应的由50%左右上升至80%～90%,从而验证了优化设计的正确性。

悬空管线的振动特性分析

埋地管线穿河段由于河水冲刷而悬空，在水流作用下诱发涡激振动。本文在实测悬空管线固有频率的基础上，提出了其固有频率的计算方法。按本文方法所得结果和实测结果基本吻合。

半开口分离双箱梁涡振性能及其气动控制措施研究

基于某主跨820m混合梁斜拉桥,利用刚体节段模型风洞试验结合计算流体动力学(CFD)数值模拟,系统研究了半开口分离双箱梁的涡振性能并进行一系列气动控制措施的探讨。该断面成桥状态在+3°或+5°风攻角下会产生大幅竖弯涡振,来流上游侧检修道栏杆处的气流分离起主导作用,检修车轨道对竖弯涡振有放大作用,这主要源于其后方连续产生的小尺度漩涡在断面下部开口内汇聚,形成了能量集中的大尺度漩涡。采用不同形式的检修道栏杆或改变风嘴角度对竖弯涡振控制效果不理想,将风嘴向外延伸可以有效降低振幅,但要保证检修道栏杆不移动,工程实用性较差。下中央稳定板基本没有抑制效果;水平翼板和抑流板都能有效控制竖弯涡振,其中水平翼板可以延缓漩涡能量的集中降低涡振振幅,但不能完全抑制振动,而且大攻角下会延长涡振风速区间;抑流板则直接通过抑制断面上表面漩涡的形成而有效控制涡振发生。

圆孔-半椭圆槽组合结构气膜冷却机理

为了探讨半椭圆槽改善圆孔射流气膜冷却机理,数值模拟研究了圆孔-半椭圆型槽组合结构下游流场、温度场及气膜冷却效率。分析了不同吹风比下半椭圆槽深度对气膜冷却特性的影响。结果表明:吹风比0.5和1.5时,和锯齿槽相比,半椭圆槽更容易形成反向对漩涡,展向平均气膜冷却效率提高5%~119%。随着半椭圆槽深度的增加,孔间区域的气膜冷却效率提高,展向气膜冷却效率分布更均匀。吹风比0.5时,槽深度对半椭圆槽展向平均气膜冷却效率的影响很小,三种槽深的差距在15%以内。吹风比1.5时,半椭圆槽深度为0.5倍孔径的展向平均气膜冷却效率最佳,分别比槽深度为0.25倍和0.75倍孔径的半椭圆槽高55%~107%和2%~16%。

喷气涡流纺纱特征的研究

研究喷气涡流纺纱成纱机理。对喷气涡流纺纱成纱机理的自由端纺纱特征进行了分析,利用PHOENICS软件对喷嘴中气流的运动进行了模拟,并利用高速摄影对纤维加捻过程进行了拍摄,结合成纱结构进一步说明了成纱机理。认为:喷气涡流纺纱具有明显的自由端纺纱特征,但中心仍有未断裂的一定量的连续纤维。喷气涡流纺纱可以看成是部分自由端纺纱、半自由端纺纱或亚自由端纺纱。

半开口分离双箱梁断面涡激共振及气动优化风洞试验研究

潭州大桥主桥为314m独塔双索面斜拉桥,主梁采用半开口分离双箱断面钢箱梁结构,为研究该桥特殊主梁断面的风致振动问题,提出有效的控制措施,通过制作该桥主梁节段1∶40缩尺模型进行一系列风洞试验,研究分析了主梁半开口分离双箱梁断面的涡激共振响应特性、漩涡脱落原因及其气动优化措施等。结果表明:半开口分离双箱梁断面在+3°风攻角下发生大幅竖弯涡振,振幅超过公路桥梁抗风设计规范的限值;来流上游侧人行道墙式防撞护栏是导致涡激振动发生的最主要原因,检修车轨道和检修道栏杆对竖弯涡振起放大作用;设置检修车轨道遮风板可以一定程度降低涡振振幅,但作用有限。使用高透风率的钢结构人行道防撞护栏能够有效降低竖弯涡振振幅,可满足桥梁抗风设计规范的要求。

半开式离心泵叶顶间隙对泵性能稳定性的影响

为提高火箭发动机涡轮泵性能稳定性,应用边界层理论进行了半开式离心泵叶顶间隙流动特性研究,利用边界层动量积分方程对叶顶间隙内边界层厚度进行求解,并开展了不同叶顶间隙泵性能试验及流场数值模拟研究。结果表明,当叶顶间隙值等于间隙内边界层厚度值时,间隙泄漏涡不再增强,可获得稳定的泵性能;当叶顶间隙过大,会使泵容积效率降低,导致泵性能急剧下降。该理论方法可作为设计过程确定半开式离心泵叶顶间隙的重要参考。

核电厂中流固耦合现象数值模拟研究综述

流固耦合现象在核电厂中广泛存在,该现象引起的结构动力学问题对核电厂结构完整性和安全性有重要影响。目前,国内外对核电厂中流固耦合现象的研究给予越来越多的关注。本文介绍华北电力大学在该方面的一些研究进展,例如,快堆燃料组件抗震分析新的流体附加质量计算方法研究;蒸汽发生器换热管双管漩涡脱落的数值模拟;一个先进堆燃料组件平行板上流动引起的漩涡脱落数值模拟;由地震引起的自由表面对快堆主容器冲击现象的研究;移动粒子法求解液面晃动及晃动引起离散现象的研究等。