内蒙古褐煤的成浆特性

利用阴离子型水煤浆添加剂对2种内蒙古褐煤水煤浆的成浆浓度、流变特性及温升特性进行了研究。实验结果表明:在加入不同添加剂下,2种褐煤水煤浆成浆浓度均较低,在表观黏度为1.0 Pa s下最大只有52.06%,水煤浆的表观黏度均随浓度的增加而增加;在低浓度时,表观黏度随剪切速率变化不大,接近牛顿流体的特征;高黏度时,表观黏度随剪切速率增加而降低,呈现假塑性流体特征;在20～50℃温升范围内,两种褐煤水煤浆表观黏度随温度升高而降低。加入亚甲基萘磺酸盐复合物添加剂后,两种褐煤水煤浆的成浆浓度最高,且在温升范围内表观黏度降低最大;加入木质素磺酸盐添加剂后,水煤浆的表观黏度随剪切速率变化最大。两种褐煤变质程度略为不同,较高变质程度褐煤的成浆特性要优于低变质程度褐煤。     

污泥水焦浆管道输送的壁面滑移和减阻特性

在小型浆体输送试验装置上系统地研究了污泥水焦浆的流变特性、滑移速度和阻力特性。采用Tikhonov正则化方法确定了水焦浆的真实流变特性和壁面滑移速度,研究了污泥添加量对水焦浆真实流变特性、壁面滑移效应、阻力特性和滑移减阻特性的影响。结果表明:水焦浆为胀塑性流体;向水焦浆中添加5%的污泥,浆体的剪切增稠特性减弱;污泥添加量达到10%时,水焦浆随剪切速率增大由胀塑性流体向假塑性流体转变。水焦浆的滑移速度随剪切速率呈加速增长趋势;污泥水焦浆的滑移速度随剪切速率呈减速增长趋势。水焦浆管道流动的阻力系数较大,污泥水焦浆的阻力系数显著降低。水焦浆的滑移减阻率随流速增大而增大,污泥水焦浆的滑移减阻率随流速增大而减小。     

高含沙洪水演进过程及动力学机理分析

高含沙洪水的演进十分复杂,洪峰流量一般表现为沿程减少,也经常发生沿程增加的情况。本文以黄河下游高含沙洪水为对象,基于守恒形式的高、低含沙统一浑水运动控制方程、特征线理论和变量沿特征线传播的物理本质,分析了含沙量沿程分布、冲淤作用、重力及阻力等关键因素对洪水演进的动力学作用机理和影响特征。研究表明,洪水传播过程中泥沙的存在和含沙量变化增加了洪水传播的不稳定性,由此导致的浑水密度沿程差异、剧烈淤积、重力和阻力调整均是洪峰增值的重要原因。并利用黄河下游实测高含沙洪水过程验证了本文的结论。     

一种确定水煤浆流变模型中临界剪切速率的新方法

水煤浆是一种高粘性、不透明的液固分散悬浮液,表现出非牛顿特性,其流变特性十分复杂.在低剪切速率下,时水煤浆粘度测量发现剪切速率与剪切应力关系曲线的变化趋势突变.根据Herschel-Bulkley模型,运用一种新方法确定水煤浆的临界剪切速率,结合旋转粘度计法和管流法在广范围剪切速率下得出水煤浆的真实流变方程.     

不同浑水含沙量下的分离鳃内部流场三维数值模拟

为研究浑水含沙量对分离鳃的速度场及泥沙分布特性的影响,采用层流模型和欧拉粒子多相流模型,运用Phase Coupled SIMPLE(PC-SIMPLE)算法,对分离鳃内的水沙两相流流场进行了三维数值模拟。计算结果表明:浑水含沙量对分离鳃内速度分布规律没有影响,但浑水含沙量越大,分离鳃内的平均速度越大,平均含沙量亦越大;浑水含沙量越小分离鳃的水沙分离效果要好;沿分离鳃高度方向,越靠近分离鳃的上端,其水沙分离速度越快,就越容易获得清水。     

不同量级洪水对黄河下游游荡段冲淤变化的影响

小浪底水库运用后,改变了进入黄河下游的水沙条件,引起了下游河道的再造床过程。以小浪底水库调控后的不同水沙过程为基础,研究这些不同水沙组合洪水在下游河道的演进过程及其对冲淤变化的影响,可为黄河下游“二级悬河”治理提供科学依据。文章首先介绍了模拟黄河下游游荡段实际断面形态下洪水演进的一维水沙耦合模型,并利用黄河下游1982年5—10月实测洪水资料对该模型进行了验证,计算所得流量过程、含沙量过程及沿程最高水位等均与实测值较为吻合;最后采用该模型计算了水沙总量相同条件下,不同量级洪水过程在下游游荡段的演进过程,分析了不同量级洪水对河床冲淤变化的影响。结果表明：不同水沙过程对下游游荡段冲淤变化有明显影响,洪峰流量为10000 m3/s及相应含沙量为60 kg/m3的水沙过程在下游游荡段淤积量最大,洪峰流量为4000 m3/s及相应含沙量为30 kg/m3的水沙过程在下游游荡段淤积量最小。从淤滩刷槽的综合效果看,洪峰流量为6000 m3/s及相应含沙量为40 kg/m3的洪水过程对于下游游荡段河床调整较为有利。     

圆筒剪切模型中磁流变液的流变特性研究

为了研究磁流变液在圆筒剪切模型中的流变特性,建立了以圆筒剪切模型为基础的实验装置。首先,通过理论分析得到了磁流变液在圆筒剪切模型中的层间传力模型,切应力和剪切速率测量方法。其次,通过ANSYS对圆筒剪切模型中磁流变液的磁场强度进行了仿真模拟,并以实验测量验证,得到了磁场强度分布。最后以理论分析为基础,通过实验测量得到了切应力与剪切速率和磁场强度之间的关系,并得到了拟合公式。实验表明,磁流变液流切应力与磁场强度的比值为0.162k Pa/m T,与剪切度率的比值为0.00026k Pa·s,磁场强度的增强能够较大地提升磁流变液的工作能力。     

新型耐高温聚酰亚胺改性环氧粘合剂的研制

以环氧树脂JP-80、聚酰亚胺树脂与活性稀释剂和固化剂为原料,制得了一种新型耐高温聚酰亚胺改性环氧粘合剂,并通过对黏度-温度依赖性、凝胶化时间-温度依赖性、高低温下的拉伸剪切强度跟踪,对粘合剂的耐热性能、力学性能等进行了研究。结果表明:此种粘合剂在200℃的拉伸剪切强度达到最高(21.45 MPa),表观活化能Ea为69.9 k J/mol,黏度性能较好。     

泥石流浆体流变特性影响因素试验研究

采用安东帕第三代Physica MCR301流变仪对粒径在0.5mm以下的自配泥石流浆体进行测试,设置了不同黏粒含量的浆体在三种剪切模式下的试验,利用该仪器测定的结果分析研究了影响泥石流流变特性的因素。分析研究表明:在相同的剪切速率下,黏粒含量越多,浆体切应力越大。粗颗粒含量和黏粒含量的提升对切应力都有增加作用,在高浓度粗颗粒含量下,粗颗粒浓度对剪切应力的影响超过黏粒的贡献。剪切速率不变的情况下,剪切应力仍然持续增加,说明浆体结构存在随时间变化的震凝性。黏土性质对泥石流流变特性也会产生一定的影响。     

壁面滑移条件下水煤浆的流动阻力和减阻特性

在中试规模的浆体输送装置上进行水煤浆直管流动阻力试验,在壁面滑移特性和流变特性分析的基础上,将水煤浆管内流动划分为3种形态,并重点研究了浓度、温度、煤粉粒径、管径和流动形态对流动阻力特性和减阻特性的影响。结果表明:当各因素变化时,流动阻力的变化通过改变流变特性和壁面流动条件实现;各因素对摩擦阻力系数和减阻率的影响规律取决于浆体所处的流动形态;在同一流动形态范围内,不同的浓度、温度、煤粉粒径或管径下,滑移减阻率随流速的变化规律具有相似性。     

浓度对水煤浆壁面滑移和流变特性的影响

在中试规模水煤浆输送试验装置上,采用直径25、32、40和50 mm的直管系统地考察了浓度对水煤浆壁面滑移流动特性的影响。联合采用经典Mooney滑移修正方法和Tikhonov 正则化数值计算方法,确定了水煤浆的真实流变特性和壁面滑移特性。结果表明,在低浓度区,滑移速度随浓度增加而增加;在高浓度区,滑移速度随浓度增加而降低。管内流动存在临界剪切应力,只有壁面剪切应力高于临界剪切应力时才产生壁面滑移现象;临界剪切应力和屈服应力随浓度增加有相同的变化趋势,2者相对大小不同,导致滑移贡献率随壁面剪切应力的变化呈现2种相反的趋势。浓度越高,真实剪切粘度越大,非牛顿流体特性越显著。     

弧线管微粒污垢特性的实验研究

微粒污垢的沉积造成换热面流动阻力增大，传热效率降低，腐蚀加剧。文中通过不同流速和微粒浓度下微粒污垢的加速实验，得到了弧线管微粒污垢渐近热阻值和诱导期；同时，用数值方法模拟了弧线管的内部流场和壁面剪切力。结果表明：弧线管微粒污垢的渐近热阻值和诱导期与微粒浓度和流速有关，流速增大、微粒浓度降低，其诱导期延长，渐近污垢热阻减小。而且，在清洁状态、析晶污垢和微粒污垢状态下，弧线管比对应光管都具有良好的传热和阻垢性能，其主要原因是由于弧线管内部流场和壁面剪切力周期性变化所引起的。     

无磁场下磁流变液的温度特性及其幂律模型参数识别

磁流变液稳定工作的温度范围为-50~150℃,磁流变器件在工作过程中会发热,特别是连续高冲击工作情况下会严重发热,从而超出磁流变液稳定工作温度范围,影响磁流变器件工作的可靠性。针对美国Load公司的MRF132磁流变液,研究了不同温度下剪切应力与表观粘度随剪切速率的变化,并利用Origin软件分别对不同温度下磁流变液剪切速率与剪切应力进行幂律模型曲线拟合和参数识别。研究表明,幂率模型能够较好地描述零磁场下磁流变液的力学特性,不同温度下对于所有的流动指数n都满足n<1,表明不同温度下磁流变液具有剪切稀化特性,此特性符合粘度特性曲线,该工作对磁流变液温度特性的深入研究提供理论依据。     

温州浅滩二期围涂促淤方案数值模拟研究

利用数值模拟方法研究围涂促淤方案,能为工程的科学决策提供有力的技术支撑。本文采用了考虑波浪及其破碎作用的波浪辐射应力、波流底切应力、波流挟沙力、破波切应力描述泥沙运动机制,构建了多因素数学模型,对温州浅滩二期围涂促淤方案进行了数值模拟研究。研究表明：1）促淤方案实施后,不会大范围改变周边海域的潮流动力特征,仅在拟建促淤堤附近水域潮流变化明显,不会明显改变南、北口涨落潮流量而影响其分流比,对周边水域基本上没有影响;2）促淤区内流速普遍减小,流速减小有利于泥沙的落淤,促淤区普遍淤积,方案1、方案2平均淤积厚度分别为0.59m、0.51m,就泥沙的落淤环境与促淤效果而言,不留缺口的方案1略优于预留1km缺口的方案2。建议围涂开发先期启动促淤工程建设,以改变围涂水域的泥沙淤积环境,加快围涂区淤涨。     

旋流排沙渠道体型优化的正交数值试验方法和应用

为优化多泥沙河流引水渠道内的泥沙级配,实现泥沙分选的效果,提出了一种新型旋流排沙渠道。基于数值模拟与模型试验结果,采用正交数值试验方法,以分流比与排沙洞典型断面的流速为目标函数,优化了旋流排沙渠道的关键体型参数,对比分析了体型优化前后旋流排沙渠道的水沙特性。结果表明,正交数值试验设计能有效提升结构的优化效率,获得具有良好性能的旋流排沙渠道。当渠道来流量为30 L?s-1时,优化体型的排沙耗水量较原体型减小21.5%,分流比减小4.6%,排沙洞出口断面最大流速增大10.8%,水流的挟沙能力增强,在排沙洞内形成更有利于泥沙运动的旋转水流条件;体型优化前后的旋流排沙渠道对粒径为0.075 ~ 3.0 mm泥沙的总体截沙率分别高达90%和88%,表明旋流排沙渠道具有良好的排沙特性,且优化体型排沙洞内的泥沙淤积量较原体型减小61.8%。本成果可为这种新型旋流排沙渠道体型优化和其在引水渠道等工程中的应用提供参考。     

泥沙颗粒级配对高速水流空化空蚀的影响

在小型循环式水洞中试验研究了非黏性沙颗粒级配对高速水流空化空蚀的影响。首先,在循环式水洞内筒中配制8种泥沙小于某粒径不同重量百分比（P < 2%、12%、33%、47%、56%、70%、86%、100%）的挟沙水样,用红外测沙仪测定了挟沙水样的含沙量。利用压力数据采集系统实时量测了泥沙小于某粒径不同重量百分比P下水洞工作段（空化区、空蚀区）的压力;其次,试验采用不同强度混凝土试件,在相同含沙量S、小于某粒径不同重量百分比P的工况下,进行历时4 h的空蚀破坏试验。试验结果表明：在含沙量S = 12 kg/m3,喉部流速V = 38.6 m/s条件下,空化区测点压力随小于某粒径重量百分比P的增大而降低,促进了空化的发生;空蚀区测点压力则随小于某粒径重量百分比P的增大而升高,增强了空蚀的强度;混凝土试件强度相同时,混凝土试件的空蚀量随泥沙小于某粒径重量百分比的增大而增加;保持含沙量S和小于某粒径重量百分比P不变,高强度（fcu = 17.8 MPa）混凝土试件的抗空蚀能力明显比低强度（fcu = 13.7 MPa）试件高。     

孔兑入黄数值模拟及分析

本文利用平面二维水沙数学模型对十大孔兑之一的西柳沟入黄进行模拟并分析。结果表明:在流场方面,高含沙洪水入汇后,壅水区水位升高,流速先降低后升高,不同点的流速升高不同步;河床在支流入汇口处存在突降,形成高流速区,经高流速区后流速迅速降低,泥沙淤落;相较于低含沙水流入汇,高含沙水流入汇的回流区外形更狭长,水流结构更复杂;低含沙水流入汇来沙全部输向下游,高含沙水流入汇则会有部分泥沙向上游输送;在入汇口上下游,上沙坝的形成过程是从两岸向中间发展最终合拢并堵塞主河槽,下沙坝则同时淤升,左岸抬升较为均匀,右岸抬升先快后慢,沙坝最终沿右岸延伸;在实际当中,交汇区的流场及河床变形与洪水过程密切相关。     

粘性泥沙浑液面沉速公式研究现状及展望

简要描绘了粘性泥沙浑液面沉降的物理图景,概括和分析了国内外学者在粘性泥沙浑液面沉速公式方面的研究成果,并指出了所存在的问题,在此基础上展望今后的研究工作。