宽式防旋墩环形堰竖井水力特性分析

目前许多拟建抽蓄工程泄洪洞的环形堰竖井入口设置了新型宽式防旋墩,以消除喉口处由不可控漩流引起的呛水等不利流态,而宽式防旋墩环形堰竖井的水气特性与以往采用起旋墩和窄式防旋墩的竖井存在较大差异,业内对其认识尚不清晰。以石台抽水蓄能电站下水库泄洪洞的竖井作为研究对象,采用物理模型试验与数值模拟相结合的手段,分析了流态、流速、压力、消能率等水力指标。研究结果表明:宽式防旋墩引导水流平顺进入竖井形成脱壁流,其尾部可形成顺畅的进气通道,空气经此通道可充分进入竖井以保持井内流态与压力的稳定;新型竖井过流能力满足要求,各部位流速、压力分布正常,总消能率达85%以上;宽式防旋墩可消除不可控漩流导致的呛水现象并引导水流在竖井内形成脱壁流态,使竖井壁面免于空蚀破坏;墩尾通气量足够时,可取消通气管及环形堰与竖井结合部突扩体型,简化工程布置。相关经验可供类似抽蓄电站工程的泄洪洞竖井设计参考。

近壁剪切流中活性粒子运动特性实验研究和理论分析

活性粒子是一种具有自驱动能力的粒子,自然界中的大肠杆菌是典型的活性粒子.活性粒子在水体中的运动会受到流体剪切作用和边界约束的影响,研究大肠杆菌在近壁剪切流中的运动规律有利于加深对活性粒子一般运动规律的理解.基于微流控技术、高速显微图像采集技术和数字图像处理技术,获得大肠杆菌在近壁剪切流中运动参数的量化信息,考察流场剪切速率和大肠杆菌自驱动能力对大肠杆菌运动的影响,从全局和局部两个角度研究大肠杆菌在近壁静止水体和近壁剪切流中的运动规律.实验研究发现,近壁静止水体中大肠杆菌呈圆周运动,圆周运动角速度随大肠杆菌自驱动能力的提升而增大,大肠杆菌平均直行速度和转向频率分别随悬浮液温度升高而增大和加快;近壁剪切流中大肠杆菌随水体向下游运动的同时存在横向迁移,横向迁移速度随剪切速率先快速增大后缓慢增大至最大值,之后略微减小并最终趋于恒定,转向频率则随剪切速率的增大和悬浮液的温度升高而加快.构建并求解大肠杆菌运动的角速度模型,对比大肠杆菌横向迁移速度的理论值和实验结果证明模型可靠性较好.理论分析结果表明,大肠杆菌运动方向与壁面的夹角随剪切速率的增大而缓慢减小,而其在与壁面平行平面内的运动角则随剪切速率增大先快速减小后缓慢减小.

不同风场中特高压换流站阀厅屋盖风压特性试验研究

特高压(ultra high voltage,UHV)换流站阀厅的金属屋面系统在风荷载作用下易发生屋面表层风揭事故。为深入探讨该类建筑屋面的风压极值特性,基于风洞试验分别探讨了大气边界层(atmospheric-boundary-layer,ABL)风、壁面射流、均匀湍流三种风场作用下的屋面风压特性,比较了平均风剖面、风速、风向、湍流强度等因素对屋面风压的影响。结果表明:阀厅屋盖迎风前缘负风压最大,且控制风向角在45°左右;壁面射流风场下平均风压系数与脉动风压系数均超过大气边界层风场的结果;风速对阀厅屋盖的负风压系数均值和极值影响较小,而湍流度对风压系数的极值影响较大;大气边界风场时,JGJ/T 481—2019《屋盖结构风荷载标准》的最不利风压系数建议值偏于安全;而在壁面射流风场下,阀厅屋盖全风向最不利风压系数在所有区域都大于JGJ/T 481—2019的建议值,设计中应加以重视。

从中医脉学的发展谈“系统辨证脉学”

系统辨证脉学是现代创新脉学的典型代表,通过对中医脉学溯源,梳理从传统脉学到现代脉学的发展脉络,总结系统辨证脉学的理论体系。系统辨证脉学具有系统性和辨证性两大基本特点。从脉体、脉壁、脉搏波和血流四个方面,将25对脉象要素进行归类,形成系统辨证脉学的整体架构。手指感觉系统开发和诊查区域是其特色技术要点。从脉象要素到层次到系统形成明晰的思维过程,进而构建出脉治相应的辨证诊疗模式。系统辨证脉学丰富了中医脉学的体系内涵,为实现多学科汇通及中医药现代化起到了极大的促进作用。

渗流地层地铁联络通道冻结壁形成过程及其影响因素分析

冻结法凭借封水性好、适应性强和环境影响小等优势成为地铁联络通道施工的主要工法之一,而地下水渗流易引起冻结壁交圈时间延后、厚度和平均温度不及预期,对冻结工程的推进具有不利影响。本文采用频域反射法获取饱和砂砾石未冻水体积分数和温度的函数关系式,基于多孔介质传热和渗流理论,建立考虑相变的饱和地层渗流冻结流热耦合数学模型,利用联络通道冻结模型试验结果验证流热耦合模型的有效性。在此基础上,研究渗流速度、冷媒温度、冻结管直径和渗流温度对联络通道冻结壁形成过程和交圈时间的影响规律。最后,采用正交试验方法对冻结壁形成过程影响因素的显著性进行分析,提出考虑多因素影响的冻结壁交圈时间和标厚时间预测方法。研究结果表明:无渗流时,联络通道冻结温度场呈W型对称分布;当渗流速度为51.2 m/d时,地层温度场不再呈对称分布,上游区域温度高于下游区域温度。渗流速度是影响联络通道冻结壁形成的首要因素,冻结管直径和冷媒温度次之,渗流温度对交圈时间的影响较小。上游侧墙是渗流地层冻结壁扩展的薄弱环节,应加强该区域温度场的监测,跟踪冻结壁的形成过程。

兰新高速铁路开孔挡风墙周围沙粒沉积与侵蚀特征数值模拟研究

设置在路基上的挡风墙起到了有效防风作用,但是由于其阻碍作用,对路基造成了严重的积沙危害。因此,基于Fluent欧拉双流体模型,对兰新高速铁路沿线既有下部开孔挡风墙周围风沙两相流运动特性进行数值模拟研究,得到挡风墙周围的流场分布规律以及沙粒沉积与侵蚀特征。结果表明:随着来流风速的增大,路堤迎风侧坡脚处的漩涡强度逐渐衰弱直至消失;路堤背风侧漩涡整体位置往背风侧方向移动,且漩涡涡量增加,导致沙粒反向侵蚀区域增加;迎风侧边坡处的沙粒沉积区域逐步减小,沙粒侵蚀区域逐步增加;北侧线路逐渐出现侵蚀区域,而风速对南侧线路沉积侵蚀区域的变化影响较小。在强风地区,布设挡风墙时应考察线路上风向的地表情况,地表松散、沙源丰富时宜同时采取防沙治沙措施,以达到减缓线路积沙危害的目的。

四缸发动机冷却系统设计及发动机温度场分析

为评估某四缸发动机冷却系统设计的合理性,采用计算流体力学分析方法对该发动机冷却系统的布局设计、系统流量确定、冷却系统流场和发动机温度场开展了研究。针对缸体水套冷却液流速差异较大的问题,提出了在缸体水套添加节流缺口的优化方案。结果表明:各缸缸体水套冷却液流速均匀性明显改善,各缸套壁面温度可降低1~3℃。发动机转速12 000 r/min时,热平衡测试结果显示缸温最大差异约为4℃。机油温度约为129℃,温度可控(小于140℃),表明该四缸发动机冷却系统设计合理,可保证四缸发动机各缸冷却均匀及机油的冷却。

高负荷涡轮叶栅风洞流动周期性研究

为设计符合要求的平面叶栅试验段以开展跨音速高负荷平面叶栅气动试验,以高负荷涡轮转子叶栅为研究对象,采用数值模拟方法研究了不同来流攻角和不同出口等熵马赫数对高负荷涡轮平面叶栅进口流场的均匀性与叶栅通道流场周期性的影响.结果表明:平面叶栅进口流场沿周向呈现出不均匀的波动分布,靠近吸力面侧壁的三个通道的来流均匀性和准确性普遍较差,叶栅中部和靠近压力面侧壁的通道进口均匀性和准确性较好;进口流场品质直接影响着叶栅通道内流场的周期性,而来流攻角对叶栅进口流场品质的影响比出口等熵马赫数更明显,在正攻角下,攻角偏差极限值约为0.7°,不同叶栅通道进口流场均匀性和准确性较好;从亚音速流动到超音速流动,靠近试验件吸力面侧壁的叶栅通道产生强激波,致使叶片80%轴向弦长处压力误差值增大,叶栅通道流场周期性下降.

油滴与高温固体壁面碰撞的流动与传热及飞溅特性

考虑油滴(油膜)/固体壁面接触角动态变化和油液热力学特征参数受温度影响,基于流体体积法建立了油滴与高温固体壁面碰撞的三维流动与传热数值计算模型,通过试验验证了数值计算模型的正确性。基于数值计算模型,分析了油滴碰撞高温固体壁面后的流动与传热及飞溅特性,以试验和数值计算结果为基础,建立了描述油膜铺展/飞溅临界判据。结果表明:油滴碰撞高温固体壁面后的状态与碰撞条件有关,破碎、飞溅有利于油膜的铺展流动;二次油滴是油膜边缘破碎产生的油带断裂而成,大直径二次油滴分裂为小直径油滴;随油膜铺展进程,壁面平均热流密度增大,而油膜的径向热流密度则逐渐减小;增大碰撞速度、油滴直径和润滑油温度,有利于油膜的破碎与飞溅,二次油滴数量和下飞溅角均随之增大。

沟槽对液固两相湍流中展向涡结构影响的实验研究

采用粒子图像测速技术(particlesimage velocimetry,PIV)研究沟槽对含有355μm聚苯乙烯颗粒的液固两相湍流边界层的影响规律,通过对比流过沟槽壁面与光滑平板含颗粒流的平均速度剖面、湍流度及雷诺切应力等湍流统计量,分析沟槽对两相湍流边界层特性的影响。采用空间多尺度、局部平均结构函数和λci涡量识别准则准确识别发卡涡展向涡的涡心,并提取周围脉动速度及流线的空间拓扑结构,对不同法向高度处顺向涡的数量规律进行统计分析。结果发现:与光滑平板相比,沟槽壁面平均速度剖面缓冲层部分抬升,对数区外移,壁面摩擦速度和摩擦切应力变小,表现出4.86%的减阻效果;在同一法向高度,相较于光滑壁面,沟槽壁面下检测到的顺向涡结构倾角较小,数量也较少,周围流向脉动速度较弱,说明在两相流中沟槽壁面能够削弱发卡涡的强度和发生可能,达到减阻的效果。

振动及加热壁面条件下的近壁空泡溃灭可视化研究

采用低压电火花生成空泡的方式系统研究了复杂壁面条件下的近壁空泡溃灭行为。通过不同类型振动壁面及不同温度壁面附近的空泡溃灭行为的可视化试验,发现壁面振动对空泡溃灭有促进作用,空泡溃缩过程更快,体积变化更显著。不同类型壁面对空泡溃灭过程的影响不同,柱形壁面相较于球形壁面,近壁的空泡形态较不规则,溃灭呈现整体塌陷的趋势,在反弹阶段会形成不规则的空泡云。壁面升温会使得近壁空泡产生明显趋向于壁面的溃灭行为,并伴随多次空化的现象,这会对壁面造成严重损伤。

胃肠微环境下吻合钉仿生表面对细菌黏附的微流场仿真

目的模拟在吻合钉植入人体以后,吻合钉表面与肠壁组织之间的微流场环境,研究其仿生疏水化表面对细胞外液流速和壁面处流体剪切力的影响,进而通过流场的变化调控细菌的黏附。方法观察鲨鱼皮肤微结构,建立细菌在微流场环境中的简化二维运动模型。通过计算流体动力学数值仿真,模拟静态流场和动态流场中,细菌分别在光滑表面和微织构表面的运动,比较两种表面环境下细菌周围的流场特征和流体剪切力,分析流体剪切力影响细菌黏附的内在机制。结果仿生微织构的加入增强了微流场内细胞外液的流速,在静态流场中流体对细菌的黏滞作用较小;动态流场中流体对细菌的推动作用更强;一定范围内的微坑宽度使微织构壁面所受流体剪切力更大。结论吻合钉的仿生微织构表面,加快了细胞外液的流速,提高了微织构壁面和细菌所受流体剪切力,对细菌的附着有一定影响。研究结果为吻合钉抑菌表面的研究提供了理论依据。

综掘巷道径向涡旋运移对截割产尘污染的影响

为了掌握综掘巷道风幕运移动态过程对截割产尘污染的影响规律,以进一步提高风幕阻尘效率。采用数值模拟与现场实测相结合,研究分析不同径向涡旋强度和运移距离条件下综掘巷道流场结构演变和粉尘污染。研究结果表明:径向涡旋以贴壁旋流形式运移,随径向涡旋强度和运移距离增大,运移过程中分别形成偏向压风侧和轴向的支流,随后径向涡旋转变为均匀轴向流场,粉尘污染随之分别呈不断减小和先增大后减小的规律。掘进司机处粉尘质量浓度与径向涡旋强度和运移距离间分别满足玻尔兹曼分布Boltzmann模型和对数正态分布LogNormal模型。当径向涡旋强度为0.9,运移距离为30 m时,能够实现高效控尘,现场实测结果显示,掘进司机处总尘和呼吸性粉尘降尘率分别达到82.7%和78.3%,能够有效改善人员作业环境。研究结果可为煤矿综掘巷道粉尘污染高效控制与治理提供参考。

能源连续墙对室内侧壁面热湿耦合传递行为的影响

目前国内外针对能源连续墙的研究主要集热交换性能,鲜有研究关注其对邻近地下建筑热湿环境的影响。本文通过建立热湿耦合传递三维数值模型,研究了能源连续墙对相邻地下室墙体壁面热湿状态和与室内环境热湿交互通量的影响。研究结果表明,能源连续墙的运行明显改变了室内侧壁面的热湿流方向和热湿流密度大小;与纯传热结果相比,虽然传湿过程对壁面温度的影响小于0.2℃,但是这部分差异会造成显热热流密度预测偏差超过10%;不计潜热热流会造成对地下室内热负荷的低估超过2.4%;绝缘层的隔热防潮作用能够阻碍流向室内的热量和湿汽。

吹氩模式对钢包内多相流流动行为影响的数值模拟研究

以某钢厂150 t钢包为对象,通过数值模拟手段研究了吹氩模式和吹氩流量对钢包流场、钢渣界面行为和壁面剪应力分布的影响。结果表明:单孔吹氩模式下,钢包内环流远端流速低,钢渣界面流动不活跃,易导致此处渣层冷凝结壳;双孔等流量吹氩模式下,随着吹氩流量增大,钢渣界面流速增加,但其流动活跃性降低;双孔差流量吹氩下,大吹氩流量时钢渣界面能维持一定范围的活跃流动。当吹氩流量在120~240 L/min范围,单孔吹氩所形成的渣眼面积大于两种双孔吹氩模式;当吹氩流量超过240 L/min,双孔等流量吹氩下渣眼面积最大,双孔差流量吹氩对应的渣眼面积最小。另外,单孔吹氩下壁面剪应力最大,应力面积较小,双孔等流量吹氩下剪应力虽然显著降低,但分布区域面积增大。综上所述,双孔差流量吹氩模式可以在提高钢液精炼效率的同时,降低对钢包内衬耐火材料的流动侵蚀。

涡轮导叶端壁安装间隙泄漏流气动特征数值模拟研究

为研究导叶端壁安装间隙泄漏流的影响,本文围绕某双级涡轮开展了数值研究,分析了导叶端壁有无间隙、间隙大小等因素对涡轮流场和性能的影响。结果表明,端壁安装间隙的泄漏流仅在后半段形成,前半段受通道内较大压力的影响形成主流入侵现象,主流入侵范围占间隙出口面积的44%以上;随间隙宽度的增大,主流入侵现象呈增强趋势,这必然使得端壁侧面面临极大的热负荷;泄漏流流出后卷起泄漏涡,并引起端区气流欠转,导致下游动叶负荷降低,且影响了动叶通道端区旋涡演化,其带来的涡轮级效率差异为0.41%~1.12%,总功率差异为0.38%~0.82%。

V Flow技术测量颈动脉壁面剪应力的一致性研究

目的评价血流向量成像(V Flow)技术在测量健康成年人颈动脉壁面剪应力(WSS)中的一致性。方法于2021年2月至2021年3月招募健康成年志愿者20人,由2名不同年资的超声医师使用配备V Flow功能的Mindray Resona 7超声仪和3~9 MHz线阵探头进行双侧颈动脉扫查,分别采集双侧颈总动脉远段、颈总动脉分叉至颈内动脉起始部两段动脉的动态V Flow图像,测量两侧颈总动脉远段的近心端、远心端、分叉处及颈内动脉起始部的前、后壁的WSS,使用组内相关系数(ICC)和Bland-Altman图评估组内一致性及组间一致性。结果双侧颈动脉前、后壁的4个不同节段之间WSS值差异均有统计学意义(P<0.05)。高年资超声医师2次测量结果的一致性结果显示,左侧颈总动脉远段的远心端一致性极好(ICC 0.779),右侧颈总动脉远段的近心端(ICC 0.605)、远心端(ICC 0.585)、颈内动脉起始部(ICC 0.457)、左侧颈总动脉分叉处(ICC 0.606)及颈内动脉起始部(ICC 0.702)一致性均较好;不同年资超声医师的测量结果显示,仅右侧颈总动脉分叉处(ICC 0.486)及左侧颈总动脉远段的远心端(ICC 0.576)一致性较好。结论V Flow技术可显示不同位点间颈动脉WSS之间的差异,其组内一致性较好,但在不同年资超声医师间存在一定的差异。

新钢10号高炉降料面处理炉墙结厚实践

新钢10号高炉因烧结矿质量波动较大、炉况稳定性差及管道频繁发生等原因,出现炉墙结厚。首次采用降料面的方法处理炉墙结厚,降料面过程中炉况稳定,恢复上料后24h内炉况恢复正常。认为在降料面的过程中应密切关注煤气中H_(2)、O_(2)含量的变化,确保含H,量≤12%;随着料面的下降,炉墙结厚物逐步显露之后,结厚物下部受到高温煤气流冲刷作用,上部受到炉顶雾化水冷却作用,结厚物产生裂缝塌的过程中,温度的变化是关键。10号高炉炉墙结厚处理后,主要技术经济指标明显改善,日产量上升155Vd,煤气利用率上升1.1个百分点,燃料比下降10kg/t。

酒钢4#高炉冷却壁破损原因分析及对策

酒钢4#高炉中修开炉运行仅1 a后出现炉腹、炉腰、炉身下部冷却壁大量破损,已影响到高炉的操作及生产稳定。结合4#高炉中修后的生产实际状况,并与3#高炉对比,分析冷却壁破损的原因,并提出相应对策,为缓解炉身冷却壁损坏改善高炉运行提供依据。

正弦波形壁面紊流临界分离流动特性的数值研究

波形壁面对波纹管内流动的影响十分显著,其中流动分离对波纹管的流动阻力和传热特性有重要和本质的影响。针对波形比对产生流动分离的影响问题,采用SSTκ-ω紊流模型对不同波形比的正弦型波纹管内流动进行数值模拟,描述了波纹管流的流动特性,分析了波纹管波形比和雷诺数对流动分离的影响。结果表明,在不同波形比的波纹管流中均存在一个流动分离的临界雷诺数,当雷诺数小于临界雷诺数时,波纹管内不会发生流动分离现象;最后拟合得到流动分离临界雷诺数关于波形比的分布公式。研究结果可在一定程度上为波形壁面的工业设计提供参考。