浑水水力分离清水装置进口及底孔对流场影响的数值模拟

为研究浑水水力分离清水装置的进口尺寸、进口流速和底孔孔径发生改变时对流速场的影响,采用重整化群k－ε模型对装置内的清水流场进行了3维数值模拟。模拟结果表明：流量不变的情况下进口尺寸的增加将会增加柱体区的切向流速和锥体区的径向流速,装置对进口流速的变化较为敏感,因此处理较大流量时应该优先考虑增加进口尺寸;底孔孔径的增加将会增加锥体区的切向及轴向流速,有利于装置中泥沙的排除,但同时将会导致清水溢出量减少。     

泥水分离用水力旋流器的数值模拟

利用CFD软件对泥水分离用水力旋流器内的三维流场和泥水分离过程进行了数值模拟研究。采用Eulerian模型和RSM湍流模型分别考察了进料口直径、溢流管直径和插入深度等结构参数及处理量、泥浆浓度等操作参数对分离性能的影响。数值模拟结果表明:溢流管直径增大,泥水分离效率明显降低;溢流管插入深度增大,分离效率先增大后减小;底流口直径增大,分离效率明显增大;进料口直径和筒体高度对分离效率的影响相对较小。操作参数模拟结果表明:水力旋流器的操作弹性较小,额定处理量下分离效率最高;泥浆浓度增大,分离效率明显降低;固体泥颗粒黏度增大,分离效率增大。     

油-水-气三相旋流器分离验证及气-液腔结构优化

采用Fluent软件数值模拟了新型油-水-气三相旋流器的分离性能,并以分离效率为目标函数对气-液分离腔主要尺寸进行了优化设计。结果表明,该型油-水-气三相旋流器在油滴与气泡直径为50μm时具有最优的分离效率,且其气泡迁移效率较油滴迁移效率高.当气泡直径为50μm时,气-液分离效率达到99%以上;当气泡直径小于40μm时,气-液分离效率随直径的减小显著下降;当气泡直径小于10μm时,气-液分离效率趋近于零.经对比分析建立了溢流口直径与分流比的线性关系式,且得到优选后气-液分离腔最优主要结构尺寸:分离腔长度203mm,分离腔直径60mm,溢流口插入长度20mm.     

侧流式消能井横轴漩涡气柱水力特性试验研究

采用物理模型试验分析侧流式消能井中横轴漩涡气柱的形成与消散特性.通过试验获得横轴漩涡的水力特性,得到不同流量、水位和溢流宽度情况下的横轴漩涡历时概率分布,通过无量纲法分析横轴漩涡的形成与消散规律.结果表明,当输水流量低于稳定流量时,漩涡气柱历时概率随输水流量增大而增大;当输水流量高于稳定流量时,横轴漩涡历时概率随输水流量增大而减小.当淹没水深低于稳定水深时,漩涡气柱历时概率随水深增加大增大;当淹没水深高于稳定水深时,横轴漩涡历时概率随水深增加而减小.横轴漩涡历时概率随溢流宽度的增大而增加.通过合理设置淹没水深和溢流宽度可防止横轴漩涡气柱的产生,改善侧流式消能井的水流流态,提高输水系统的运行效率.     

含油污水电絮凝净化装置室内外实验对比研究

针对含油污水的乳化特性,利用自主设计的新型电絮凝装置开展净化实验研究。室内实验测试结果表明,随着电流密度的增大和处理流量的减小,除油率和除浊率升高,当电流密度为95.24A/m^2,处理流量为20L/h时,装置处理效果最佳。现场实验测试结果表明,随着电流密度的增大,除油率有升高的趋势,浊度和固体悬浮物的去除率逐渐降低;随着处理流量的增大,除油率和固体悬浮物的去除率逐渐减小;当电流密度为47.62A/m^2,处理流量为10L/h时,处理效果最佳,除油率达88%,浊度去除率为77%,固体悬浮物去除率为81%,能量消耗为1.73kW·h/m^3,铝极板消耗为1.55g/g。最后,对室内外实验结果进行了对比分析,提出了装置的改进方案。     

臭氧接触装置的传质与吸收试验研究

根据对臭氧接触反应装置影响吸收与传质的主要因素进行的试验研究，归纳出不同孔径扩散器气泡直径与空塔气速关系的经验公式，并对进气中臭氧浓度，鼓泡塔的水力停留时间，水深与臭氧中吸收率的关系进行了试验和分析。     

基于CFD⁃PBM模拟水力旋流器油水分离特性研究

分析讨论了常规欧拉模型和耦合PBM下水力旋流器的静压力、切向速度及湍流耗散率等流场信息分布规律,结果表明在流场预测方面二者基本一致。在此基础上,采用基于PBM模型的CFD数值模拟方法,对水力旋流器的分离特性进行研究,并探究了不同入口流量、溢流分流比、油相黏度及密度等因素对油滴粒径分布以及油水分离特性的影响。结果表明,随着入口流量的增加,水力旋流器的分离效率呈先增大后减小的趋势,在处理量为4 m³/h时达到98%的最高分离效率;溢流分流比的增大有利于提升分离效率;随着油相黏度的增大,油滴受到的径向力减小,不易发生聚结,使分离效率明显降低;油相密度的增大导致尾管段平均油滴粒径的增加,使分离效率明显降低。总体而言,利用CFD?PBM数值模拟方法可以获得水力旋流器内部油滴粒径分布及变化特性,有利于从不同尺度揭示水力旋流器的分离机理。     

钢筋与波纹管约束灌浆料的粘结-滑移本构关系试验研究

为研究钢筋与波纹管约束灌浆料间的粘结-滑移本构关系,本文设计并制作了15组基准试件和5组钢筋开槽试件,采用拉拔试验研究了钢筋与波纹管约束灌浆料间的粘结-滑移变化规律及其影响因素。研究结果表明:当锚固长度l_a为3～5倍钢筋直径d,孔径比D/d为2.52～4.94时,极限粘结强度随锚固长度l_a的增加基本呈线性降低趋势,随孔径比D/d的增大呈先增后减的变化规律,且当孔径比D/d=3.04时,极限粘结强度取得较大值,锚固性能表现最佳。不同荷载作用下,粘结应力沿锚固长度l_a方向呈单波峰状分布,在距离自由端0.75l_a附近,粘结应力取得峰值,且当孔径比D/d较大时,粘结应力分布更为均匀。通过对试验数据拟合,建立了考虑锚固长度l_a、孔径比D/d等因素并能反映粘结应力分布变化的粘结-滑移本构关系简化模型,与试验结果能较好吻合。     

亚毫米级交联聚合物微球对核孔膜的封堵作用

通过过滤实验对SMG-mm 交联聚合物微球的大小和核孔膜孔径的匹配关系进行研究。结果表明,SMG-mm 微球分散体系对不同孔径的核孔膜的封堵效果差异很大,特定压力下存在一个与微球大小匹配最好的膜孔径;当质量浓度和膜孔径相同时,压力对微球的过滤结果有显著影响;在一定的质量浓度范围内,随着微球分散体系的质量浓度和过滤压力增加,封堵效果越好,但是当质量浓度超过最佳值后,封堵效果变差;SEM 观测结果表明,微球粒径与核孔膜孔径最佳匹配时才能形成有效的封堵。     

次高浊度水沉淀池的计算方法

本文论述了次高浊度水的概念、次高浊度水具有的从高浊度水到低浊度水的过渡性质等浓度面的沉速及其沉降曲线的测定原理;在等浓度面的概念和浑水动水沉淀浓缩规律的基础上,提出了等浓度型和沙峰型次高浊度水沉淀池的计算方法;文中介绍了生产试验情况,检验了次高浊度水沉淀池的计算理论,研究了沉淀池的出水水质变比与等浓度面高度的关系,以及沉淀池排泥作业制度,排泥流量和排泥浓度的变化特点等;文中根据生产试验成果,推荐了设计参数值,并作计算举例.     

油田开采水中铁的去除及其对浊度的影响

研究了加氢氧化钠去除油田开采水中铁和出水含铁质量浓度对浊度的影响。铁的测定使用邻二氮菲吸收光谱法,浊度采用便携式浊度仪测定。实验结果表明,进水pH对去除铁、降低浊度、处理装置防腐有重要影响。当pH小于7时,除铁效果不理想而且不能抑制处理装置的腐蚀,铁的去除率为负数。pH在8.3左右较佳,此时能达到除铁和抑制装置腐蚀的双重目的,出水总铁含量和浊度可以满足SY/T 5329-94碎屑岩油藏注水水质推荐指标中A1类标准的要求,出水放置2.5 h浊度几乎保持不变。而在pH值为6.6和7.3下由于氢氧化亚铁被氧化使水呈黄色而导致放置水样浊度缓慢上升。理论分析表明混凝剂能促进氢氧化亚铁的沉降,铁的去除机制主要是沉降、过滤拦截、吸附;在低pH值时,由于电化学腐蚀使得处理装置向水体中释放铁,导致出水铁浓度高于进水,在高pH值时,由于保护膜形成和阴极反应受到抑制而阻断了电化学腐蚀。     

Modeling and Optimization of Heat Dissipation Structure of EV Battery Pack

In order to solve the problems of high temperature and inconsistency in the operation of electric vehicle (EV) battery pack,computational fluid dynamics (CFD) simulation method is used to simulate and optimize the heat dissipation of battery pack.The heat generation rate at different discharge magnifications is identified by establishing the heat generation model of the battery.In the forced air cooling mode,the Fluent software is used to compare the effects of different inlet and outlet directions,inlet angles,outlet angles,outlet sizes and inlet air speeds on heat dissipation.The simulation results show that the heat dissipation effect of the structure with the inlet and outlet on the same side is better than that on the different sides;the appropriate inlet angle and outlet width can improve the uniformity of temperature field;the increase of the inlet speed can improve the heat dissipation effect significantly.Compared with the steady temperature field of the initial structure,the average temperature after structure optimization is reduced by 4.8℃ and the temperature difference is reduced by 15.8℃,so that the battery can work under reasonable temperature and temperature difference.     

Modeling and Optimization of Heat Dissipation Structure of EV Battery Pack

In order to solve the problems of high temperature and inconsistency in the operation of electric vehicle (EV) battery pack,computational fluid dynamics (CFD) simulation method is used to simulate and optimize the heat dissipation of battery pack.The heat generation rate at different discharge magnifications is identified by establishing the heat generation model of the battery.In the forced air cooling mode,the Fluent software is used to compare the effects of different inlet and out-let directions,inlet angles,outlet angles,outlet sizes and inlet air speeds on heat dissipation.The simulation results show that the heat dissipation effect of the structure with the inlet and outlet on the same side is better than that on the different sides;the appropriate inlet angle and outlet width can improve the uniformity of temperature field;the increase of the inlet speed can improve the heat dissipation effect significantly.Compared with the steady temperature field of the initial structure, the average temperature after structure optimization is reduced by 4.8益and the temperature difference is reduced by 15.8℃,so that the battery can work under reasonable temperature and temperature difference.     

T形多分支管气液两相分流特性的数值模拟

T形多分支管分离器含有复杂多分支结构,广泛应用于两相及多相流研究中。借助流体模拟仿真工具Fluent,模拟了不同时刻T形管中油气两相流动情况,得到了各分支管内油气分离特性及进出口处的质量流量数据。结果表明,当油气两相混输液流经T形管时,重力的作用使管道中的油气两相分布不均匀;随着时间的增加,顶部汇气管的输出物大部分为气体,而下方汇油管的输出物大部分为液体,从而实现油气的初步分离。选取分支管高度不同的T形管进行仿真,分析其油气分离现象的特性;再选取不同的T形管主管入口流速,观察入口流速对油气分离现象的影响;最后,通过观察各管道的湍流旋涡结构和流场特性,研究湍流拟序结构在相同结构处的规律性和重复性的特点,以及分支管高度对流型和湍流旋涡的影响。     

非常规油气田多管旋流装置的分离性能研究

针对非常规油气田开采中产能持续降低导致分离失效的问题,设计一种新型多管旋流装置,采用数值模拟方法,对比研究单管和多管旋流装置分离性能。研究表明:多管旋流装置压降率较单管旋流器无明显变化,能耗基本相同;入口流量降低时,多管旋流装置能显著提高中大砂粒分级效率,粒径≥10 μm分级效率可提高35%;入口流量由5 m3/h降为1 m3/h时,多管旋流装置分离效率降幅仅为9.2%。在非常规油气田开采中,多管旋流装置能有效避免产能降低所带来的分离失效。     

空调挡水器汽水分离效果的数值模拟与测试

对蛇型和人字型2种常用挡水板在不同风速下的分离效率和阻力开展了分析和研究。在高风速环境下,使用Fluent软件建立了蛇型挡水板的二维平面模型,采用液滴轨迹、液滴出口直径分布作为评价指标,并设计了不同风速下的汽水分离测试实验,对所建立的二维平面模型进行了验证。对比数值模拟计算结果和测试结果一致发现,蛇型挡水板分离率高于人字型挡水板,阻力损失也较小。由此证明了模型的可靠性,以及蛇型挡水板的可行性和实用性。     

交汇水流分离区特征研究

交汇水流在天然河流中大量存在,分离区水流特性对泥沙输移和污染物扩散的影响极为显著.当前的研究一般是以流体力学理论为基础,从流线概念定义分离区,且仅分析分离区的二维特性,从工程应用和物理本质的角度,该方法尚不完善.本研究以较为详实的水槽实验资料为基础,提出了基于主流向流速的等值线法定义分离区,并采用流线法和等值线法对实验资料进行比较,发现水流分离区几何尺度随着水深及流量比的变化而变化,而这种变化取决于交汇区域内二次流对流速分布的影响,由此认为等值线法比常用的流线法具有更好的应用意义.     

溴化锂吸收式热泵热力循环过程的理论分析

针对溴化锂吸收式热泵系统,研究了在热力循环过程中影响其性能的相关参数,这些参数包括驱动热源压力、冷却水进出口温度以及冷媒水温度。运用控制变量法,从理论上模拟计算了不同运行参数下溴化锂吸收式热泵系统的COP。研究表明,当上述4个运行参数发生改变时,系统COP也随之发生变化。计算结果显示,随着驱动热源压力和冷媒水温度的升高,系统COP也随之升高;当冷却水进出口温度升高时,系统COP反而下降。     

混流式核主泵压力脉动特性预测与分析

由于结构和运行工况的原因,混流式核主泵流道中的压力脉动比普通混流泵更为复杂,掌握其流道中的压力脉动特性及在不同运行工况的特征对于满足设计的高可靠性和保证运行的安全性都很有必要。为寻找引起压力脉动的主要因素和探讨运行工况对压力脉动特性的影响,在对带球形压水室的核主泵进行全流道三维非定常流场数值模拟的基础上,对5个典型工况下叶轮和空间导叶流道中不同部位的压力脉动时域与频域特性进行深入分析。结果表明:叶轮与空间导叶的动静干涉是引起压力脉动的主要因素,压力脉动主频为叶频,其幅值取决于运行工况的流量,在设计工况运行其压力脉动的幅值最低;对于采用球形压水室的流道,压力脉动幅值沿叶轮进口向出口逐步增大并在叶轮出口达到最大值,然后沿空间导叶的进口向出口逐步减小;在小流量工况时,流道中的不稳定流动会产生更为复杂的压力脉动;在同一圆周上,叶轮进口区域的压力脉动特性并不一致,叶片背面脉动幅值大于叶片正面,而在不同工况下叶轮出口区域叶片正、背面的压力脉动特性差别不大;随着运行流量的减少,因球形压水室的几何形状影响会产生涡流和回流,导致叶轮内的中高频脉动幅值增大,若流量过小,整个流道中的脉动幅值都将明显加大;球形压水室对设计工况及大流量工况的压力脉动影响很小,但对小流量工况下的压力脉动影响较大,而且导致频率特性更为复杂。