三角形河床形态对潜流交换作用的影响

为揭示交错三角形河床影响下的潜流交换机理,利用Fluent和COMSOL软件构建了三角形河床地形影响下的地表水-地下水流动的数学模型,并采用试验数据对模型模拟的地表水流速进行了验证,分析了水沙交界面的流速与压力分布和潜流交换区与缓流区的流速分布等。结果表明,河床几何形态促使水沙交界面形成了高低压交错分布的情况,强烈影响着水沙交界面和潜流带的流速分布及大小。波峰上游侧为下降流区域,波峰下游侧为上升流区域。潜流交换区的横向流速与纵向流速分量分别形成了一条"缓流带",其相交区域为潜流交换区的缓流区,缓流区的位置随着三角形河床波峰的位置而变化。研究成果可为三角形河床地带的工程建设提供参考。     

基于1DtempPro和VFLUX的河床潜流交换通量量化研究

分析河床潜流带地表水与地下水相互作用规律对合理开发利用水资源,维持生态系统平衡意义重大。基于热示踪法探究河床潜流交换的时空特点,结合沃克河流域的试验数据,建模分析潜流交换过程中温度场的时空分布特征,对比不同深度的温度模拟值与实测值,利用1DTempPro和VFLUX计算得河床浅层交换通量,分析二者差异,并探究了交换通量对水位的响应。结果表明,温度场存在时间波动和分层现象,水热交换主要发生于潜流带浅层区域,深层温度与交换通量均较为平稳,水位变化对交换通量影响显著。潜流通量区间主要为20～180L/(m~2·d),计算时段内地表水补给地下水。该研究可为河床生态建设和保护提供依据。     

基于海绵城市的生物滞留池水文效应分析

由城市化带来的水问题说明城市雨洪调控和建设海绵城市的重要性。运用暴雨洪水管理模型(SWMM)构建模型,模拟分析研究区天然状态、城市化后无调控措施和添加生物滞留池调控三种情景下水文指标的变化情况和相应的水文效应,并通过改变生物滞留池的表层厚度模拟径流参数的变化。结果表明,生物滞留池能有效减小径流、削减洪峰、延迟出口流量过程出现的时间,且对小降雨事件的调控性能显著;改变生物滞留池的表层厚度对下渗几乎无影响,随着表层厚度的增大表面出流和径流系数都减小,而对出口流量过程影响不大,因此可以提高生物滞留池的面积比例或其他措施共同调控城市的径流。     

微自由活塞动力装置中混合气泄漏对燃烧过程的影响

利用数值模拟计算软件,结合甲烷详细化学反应动力学机理及动网格技术,对微自由活塞动力装置中自由活塞与微燃烧壁面之间不同间隙条件下压缩着火过程进行模拟计算。计算结果表明:相同条件下,随着间隙的增大,单次压缩着火周期增长,工作频率变小,但着火时刻点基本不变;间隙大小相同的条件下,活塞初速度越大,压缩比越大,动力输出性能越差。同时,对临界压缩比随着间隙大小的变化规律进行计算,分析得出在无泄漏条件下临界压缩比值为48,微动力装置压缩比大于临界压缩比时,混合气体才能压缩着火,且随着泄漏间隙的增大,临界压缩比值也随之增大。     

山区河流阶梯—深潭结构水力特征数值模拟

为了探究阶梯—深潭结构在不同流量工况下的消能机理,采用紊流数值模拟方法分析研究了阶梯—深潭结构紊动能、紊动能耗散率、流场结构、潭底压力强度等主要水力参数。结果表明,随着流量的增大,平均紊动能耗散率不及平均紊动能增加速率快,验证了阶梯—深潭随着流量的增加消能率会有所下降;小流量工况下深潭内环流区明显,增大了水流滞留潭区时间,能量耗散效果较优;大流量工况下流量的增加促使结构发生自适应调整,水深加大,形成水垫及漩滚耗能,水流阻力增大且维持潭底压差分布趋于平稳,削弱了主流对河床的直接冲刷,有利于河床稳定。     

河岸侧向潜流水力交换过程试验研究

河岸侧向潜流水力交换对河流及其岸滩的生态健康有重要影响。为阐明河岸侧向潜流水力交换特征,基于室内二维砂槽模型试验,分析了潜流在沉积物中横向和垂向上的运动规律。研究结果表明,河岸侧向潜流运动主要受河水—地下水位差和重力作用影响;沙质河岸中的河水入渗前锋线呈凹凸形态,侧向潜流运动存在底部优势流现象,岸滩不同深度处的横向潜流交换速率大小存在差异;在单次河道水位涨落过程中,岸滩剖面内最大河水入渗面积出现在河道水位下降至略高于地下水位时。研究成果可为监测场地布置及河流生态保护提供参考。     

珊溪水库溃坝洪水预测分析

采用漫项渍坝计算模型分析了珊溪水库在设计洪水、500 a一遇洪水、1 000 a一遇洪水三种工况下突发渍坝洪水事件的过程,由水库调洪演算、溃口冲刷计算、溃口扩展计算耦合获得了各工况下的洪量大小及洪峰时间,通过水量平衡关系验证了该模型在珊溪水库混凝土面板堆石坝溃决计算中的合理性程度.计算结果可为编制珊溪水库防洪预案及面板堆石坝水库溃坝洪水计算提供参考.     

俄罗斯模型中三个重要参数线型的统计分析

对俄罗斯模型中起决定作用的涨洪历时、洪峰流量和退水系数三个参数,在运用过程中均需通过线型优化技术、假设检验等确定线型,从而大大增加了模型运用过程中的工作量,并且容易出现抽样误差。为此,特收集了六个水文站的洪水资料,统计了三个参数的分布线型,通过比较假设检验、时段量模拟效果,发现三个参数多服从三参数对数正态分布。     

炼化废液焚烧飞灰粒子碰撞概率影响因素研究

利用CFD软件FLUENT对某石化企业废液焚烧余热锅炉内换热管壁上飞灰粒子碰撞及分布情况进行数值模拟研究。采用Eulerian-Largrangian法对余热锅炉内气-固两相流问题进行求解,重点分析粒子尺寸、烟气流速、纵向管间距、横向管间距等四种因素对飞灰粒子碰撞概率的影响情况。研究结果表明,除纵向管间距之外,其余三种因素对飞灰粒子的碰撞概率影响显著。飞灰粒子碰撞概率随粒子尺寸的增大而增大,其中大尺寸粒子主要在前两排换热管束的迎风侧发生碰撞,小尺寸粒子在迎风侧和背风侧均发生碰撞,且碰撞概率分布均匀。当烟气流速增大时,飞灰粒子碰撞概率随之增大,且20.0μm飞灰粒子比0.2μm飞灰粒子对烟气流速更为敏感。随着纵向管间距的增大,飞灰粒子碰撞概率仅出现轻微的下降趋势,而随着横向管间距的增大,飞灰粒子碰撞概率下降明显。     

微弯河道河床及河岸压强分布特性研究

为揭示微弯河岸形态下河床及河岸沿线压强的分布规律,利用FLUENT模拟研究了顺直河道衔接正弦形河道的模型在不同河道水流流速条件下河床界面与河岸沿线压强的分布特性。结果表明,河床界面的沿线压强受曲边形态的影响呈一定的波动特性,且这种波动特性会随流速增大而增强;河岸不同分层的沿线压强呈相似的波动特性,具体表现为河道凸岸段为水力低压区,凹岸段为水力高压区,且上层波动性更强;当河道水流流速增大时,河岸沿线总压强的波动振幅也随之增大。     

皖北地区旱涝演变及急转特征

根据皖北及其周边的16个气象站点1961～2013年每日降水数据,利用SSPI指数和夏季长周期旱涝急转指数,分析了皖北年降水量时空变化、旱涝发生频率的空间分布特征及旱涝急转规律。结果表明,皖北的年降水量呈微弱的减少趋势,呈现出从西北向东南递增的趋势;皖北干旱与洪涝在不同时间尺度下分布较为均匀,呈现出反复交替出现的情况。从时间尺度看,秋季为旱涝高发时期;从空间尺度看,淮北、宿州、蚌埠为秋季干旱高发区,阜阳、宿州为春季洪涝高发区;旱涝急转事件均为旱转涝事件,在2000年之后旱涝急转事件具有更高的发生频率,占53年中旱涝急转次数的40%。     

中小流域洪峰流量与水位联合分布的设计洪水分析

针对库岸堤坝防洪设计中洪峰流量与相应洪峰水位的联合分布研究的不足,采用Archimedean Gumbel-Hougaard Copula函数和Kendall分布函数分析洪峰流量和洪峰水位联合分布的重现期水平。以罗坝水流域结龙湾水文站1958～2013年的洪峰流量和相应洪峰水位为例,计算了二者联合分布下的"或"重现期、"且"重现期和Kendall重现期及其最可能的设计值。结果表明,洪峰流量和洪峰水位的遭遇条件概率显示存在多种防洪设计标准;对比"或"联合重现期和"且"重现期,Kendall重现期更准确地反映了洪峰流量和洪峰水位组合的风险率;以出现最大概率原理推算的不同洪峰流量和水位遭遇概率组合的Kendall重现期设计值为多种防洪标准选择与风险管理提供了更多的参考依据。     

基于聚类分析的短历时暴雨雨型研究

暴雨雨型直接影响着洪峰流量的大小及洪水过程,研究暴雨雨型可为防洪排涝、山洪灾害防治提供科学依据.根据陕西省宝鸡气象站1981～2017年自记降雨资料,采用Ward聚类分析法对120场暴雨做了分类研究,从多角度分析了雨型的发生规律,初步探讨了雨型与山洪内涝的关系.结果 表明,聚类分析法在雨型分类中具有较好的适用性;宝鸡气...     

切向叶片角度对中心给粉旋流燃烧器气固流动特性影响

利用三维激光多普勒测速仪,在气固两相实验台上,对不同切向叶片角度下中心给粉旋流燃烧器出口区域的气固流动特性进行了研究,获得了三种切向叶片角度下的三维平均速度和颗粒体积浓度的分布。结果显示,随着切向叶片角度的减小,轴向、径向和切向平均速度峰值都增加,回流区尺寸和旋流数也增大。同时,在x/d=0.1～0.7截面,随着切向叶片角度的减小,在燃烧器中心区域的颗粒体积流量峰值增加。     

泄洪雾化降雨对上田滑坡体的渗流影响及稳定性分析

以上田滑坡体A区中线为计算剖面,基于二维饱和—非饱和渗流有限元方法,分析了滑坡在泄洪雾化状态下的渗流场,获得在6 000m3/s泄洪强度下压力水头及地下水位变化情况。结果表明,随着降雨持时的增加,压力水头随深度呈近直线变化趋势;降雨渗水在一定土层条件下使地下水渗流产生"瓶颈"效应,形成对边坡稳定不利的暂态饱和区;地下水位总体呈现从坡脚和中部部位同时提升的现象;暂态饱和区使安全系数明显降低,但滑坡稳定性良好,不存在失稳风险。     

中深层地热单井循环系统传热强化方法研究

针对中深层地热单井循环系统井内热贯通导致的换热功率低的问题,提出一种内管末端变径的井下传热强化方法,并建立数值模型,利用FLUENT进行为期30 d的模拟计算。结果表明,采用内管末端变径的方式能有效增强地下水“互动”,充分利用含水层的高温来提高单井换热功率。将井下换热分为导热区和采灌区两部分,随着封堵比例的增加,抽水中的含水层补给占比增加,且采灌区换热功率在系统换热功率中的占比逐渐增加。当封堵比例增大到100%时,采灌区换热功率达到导热区的1.76倍,井口出水温度可基本稳定在58℃,系统换热功率稳定在约995.46 kW,相较于内管等径系统,换热功率可提高84.71%。同时,单井循环系统仅导热区的延米换热量就可达到154.23～216.89 W/m,超过了闭式同轴套管换热系统稳定运行的最高延米换热功率,而系统换热功率可达到闭式系统的3.57～6.60倍,在单井换热系统中具有显著优势。     

Study on dynamic characteristics of the temperature and stress field in induction and laser heating for the semi-infinite body

This study analyzed the dynamic characteristics of temperature and stress fields during induction and laser heating of a semi-infinite body. The semi-infinite body was subjected to a distribution heat flux (induction heating) at a particular depth range and then to a surface heat flux (laser heating). Using the Green function method and the Laplace transform, the temperature and stress fields solutions were acquired for both heating methods. The analytical results of the temperature and stress fields are shown graphically in the time domain for a selected position. It was found that under the same input power conditions, the temperature field acquired is identical in both induction and laser heating in the range of more than one skin depth. The peak dynamic thermal stress from both heating methods increases rapidly along the depth, and converges to a fixed value. Meanwhile, the peak thermal shock stress is relatively small, and quickly decays at a certain position in a very short duration. Therefore, the thermal shock dynamic characteristics are negligible in the two highly variant transient heating methods—induction and laser.     

第二松花江下游洪水过程对河水——地下水交换的影响

为分析第二松花江下游洪水过程对河水-地下水交换的影响,以第二松花江下游德惠河段2016年10月15日~11月16日经历的一次涨洪—退洪过程为例,根据热示踪法,运用VFLUX2.0.0程序计算了该河段河水—地下水交换强度,探讨了洪水前和洪水过程中研究区河水—地下水交换模式及交换强度的变化。结果表明,洪水过程改变了河水—地下水交换模式,使交换强度增加。研究结果为该流域地下水资源的评价与管理、地表水与地下水的综合利用提供理论依据。     

Influence of mass air flow ratio on gas-particle flow characteristics of a swirl burner in a 29 MW pulverized coal boiler

In a gas/particle two-phase test facility, a three-component particle-dynamics anemometer was used to measure the characteristics of gas/particle two-phase flows in a 29 megawatt (MW) pulverized coal industrial boiler equipped with a new type of swirling pulverized coal burner. The distributions of three-dimensional gas/particle velocity, particle volume flux, and particle size distribution were measured under different working conditions. The mean axial velocity and the particle volume flux in the central region of the burner outlet were found to be negative. This indicated that a central recirculation zone was formed in the center of the burner. In the central recirculation zone, the absolute value of the mean axial velocity and the particle volume flux increased when the external secondary air volume increased. The size of the central reflux zone remained stable when the air volume ratio changed. Along the direction of the jet, the peak value formed by the tertiary air gradually moved toward the center of the burner. This tertiary air was mixed with the peak value formed by the air in the adiabatic combustion chamber after the cross-section of x/d = 0.7. Large particles were concentrated near the wall area, and the particle size in the recirculation zone was small.     

Effects of particle sizes on performances of the horizontally buried-pipe steam generator using waste heat in a bioethanol steam reforming hydrogen production system

The discrete element geometric model of the horizontally buried-pipe steam generator was set up. The effects of particle size (20 mm–80 mm) on performances of the horizontally buried-pipe steam generator using waste heat in a bioethanol steam reforming hydrogen production system was studied. When the particle size increases, the particle layer flatness decreases, the particle layer flow ununiformity increases. The volatility of the particle residence time distribution increases with the particle size increases, and the standard deviation of the particle residence time increases. When the particle size increases, the voidage of the particle system increases. So the particle thermal resistance in the steam generator increases with the particle size increases, the steam production of the generator decreases, and the system hydrogen production of decreases.