流动环境中热水负浮力射流的近区数值模拟

在试验研究的基础上,应用基于RNG方法的考虑负浮力的作用的kε-湍流模型,,对流动环境中由于温差引起的平面热水负浮力射流进行数值模拟.计算采用了混合有限分析方法离散控制方程,物理变量采用交错网格布置,用SIMPLEC算法求解离散方程.计算得到的流速场、温度场与试验结果符合良好,表明该模型和方法可用于平面热水负浮力射流特性的预报.     

静止环境中水平圆形浮力射流流动特性研究

采用基于重整化群（RNG）方法的k～ε模型结合混合有限分析法（HFAM）对静止环境中有限水深水平圆形热浮力射流进行了数值模拟,计算所得对称面上的温度等值线图与前人所做实验符合较好.进一步地分析表明,在相同的淹没深度下,对称面上温度（速度）衰减速度随密度弗劳德数的增加而减慢;在相同的密度弗劳德数条件下,对称面上的温度（速度）衰减随淹没深度的增加而加快;对射流近区的流动区域划分的初步分析,有助于对流动结构的认识;证明了该数学模型能够有效地对此种流动进行数值研究.     

流动环境中水平热射流温度分布特性研究

根据计算流体动力学和数值传热学理论建立了考虑浮力作用的热射流水平排放及浮升规律的数学模型,采用有限体积法离散求解三维热射流的数学模型,对圆形热射流和椭圆形热射流的温度分布特性进行了数值计算分析,得到了圆形热射流与椭圆形热射流轨迹的温度场分布图像,分析了出口形状对热射流轨迹温度分布的影响.对计算结果的分析表明:椭圆形出口有利于加快热射流的热量扩散,能够更好地减弱热排放对环境的热污染.     

水平圆形浮力射流稳定性及混合特性研究

在对静止环境中有限水深水平圆形热浮力射流进行数值计算的基础上,对不同射流和环境条件下的两种流动类型:热水以浮力表面层形式向下游扩散的稳定排放和浮力热水与环境水体发生二次挟带的非稳定排放的判据进行了验证,并对流动的稀释度特性进行了研究.认为在稳定排放条件下,浮力热水在近区快速地被稀释,近区局部水温较高;而非稳定排放条件下,近区局部水温较低,浮力热水向下游的影响范围较广;给出了稳定和非稳定排放下的表面最小稀释度公式;最后拟合出了表面碰撞区中心点位置的公式,为流动区域划分提供了量化依据.     

横流中三维圆形垂直浮力射流特性数值分析

采用κ-ε双方程模型，结合混合有限分析方法对横流中三维圆形垂直热水浮力射流进行了数值模拟．计算所得的温升分布与试验值较为吻合．对射流的流动结构、分叉现象、射流轨迹线等进行了预报，得出了基于速度场和温度场的射流轨迹线不同，横断面上的两个高温区的夹角范围与空气中所得结论一致，影响射流的主要因素是射流对来流的流速比等结论，从而证明了运用该数学模型对横流中三维圆形垂直热水浮力射流进行数值研究的有效性．     

处于过渡区的圆形负浮力射流最大射流高度的PIV实验分析

利用粒子图像测速(PIV-Particle Image Velocimetry)技术,对均匀环境流体中控制参数在2≤Fr≤8和100≤Re≤700范围内处于过渡区的圆形负浮力射流的最大射流高度进行了实验研究.通过回归分析,得到了无量纲最大射流高度zm与Fr及Fr、Re两个变量组合的定量关系式.     

动水环境中射流喷角对射流特性影响数值模拟

在应力代数模型基础上引入密度状态方程建立了变密度的各向异性湍浮力射流模型,并给出了浮力系数的简单计算式.对存在密度差的射流进行了数值计算,所得轨迹线与实验结果吻合良好.应用有限体积法对流动环境中不同喷角二维立面射流流场特性进行了数值分析,对涡心及分离点位置与喷角关系的结果分析表明喷角为90°时回流区域最大.提出了面积湍动能kA概念,以此分析了流体间的掺混强度与喷角间的关系,结果表明喷角为90°时最有利于射流水体与环境水体间的掺混.     

半封闭冲击射流对移动平板流动特性的影响

采用雷诺应力湍流模型和Simplic算法对半封闭湍流狭缝射流冲击移动平板进行了数值分析,得到了不同射角和平板速度下的流场结构、湍流强度和平板面剪切应力分布曲线.结果表明,减小射流倾角和提高平板速度都会导致流场结构和湍流强度相对射流中心线呈现非对称性,且在流场一侧形成二次回流区.当平板速度提高到入口射流速度的2倍时,平板...     

气液射流反应流动特性的数值研究

针对气液射流反应过程的流动特性,在欧拉两相流模型、组分输运模型、涡耗散化学反应模型以及Lee相变模型的基础上,对气态六氟化硫与高温液态金属锂的气液射流反应过程进行了三维数值模拟研究,分析了射流反应气羽宏观参数及其变化规律,研究了入口压力对流场温度分布的影响及其与气羽的对应关系。研究结果表明:所采用的数值模拟方法可以较好地预测气液射流反应过程;射流反应气羽主要由六氟化硫核心区和锂蒸气气羽区组成,宏观结构参数主要由锂蒸气气羽决定;六氟化硫核心区与锂蒸气气羽穿透长度均随入口压力的增加而增加;温度峰值位置和总反应速率峰值位置与射流反应气羽尾部相对应。研究结果可为气液射流反应器的优化设计和安全运行提供指导。     

粗糙度对水平热水浮射流影响特性研究

采用物理实验和数值模拟方法,研究不同粗糙度的矩形断面明渠,横向水平浮射流特性;以期对浮射流和主流的相互作用、浮射流横向扩展规律、粗糙度对二次流强度的影响、粗糙度对浮射流横向扩展距离的影响有深入认识。为了更加充分验证分析的正确性,对动量方程进行简化,得到沿水深方向积分后的解析解;进而详细阐述粗糙度对二次流强度的影响。研究表明,随着粗糙度增加,横向水平浮射流扩展宽度减小;且随着排水口淹没水深减小,粗糙度对热水浮射流横向扩展宽度的影响不断减弱。不同粗糙度对二次流强度影响不同是造成上述现象的主要原因。该成果可用于不同粗糙度河槽的温排水问题的研究中。     

波流环境下双孔浮射流运动特性

利用粒子图像测速技术(PIV)对波流环境下双孔浮射流的速度场进行测量,对不同组次的相位平均速度场、时均速度场进行定性描述;通过引入考虑横流、波浪、浮力影响的综合特征长度l_(mb),给出了轴线垂向速度衰减过程分区的定量结果。研究表明,波流作用下会产生污染物云团现象,加快双孔射流速度衰减;波浪的作用能够减弱孔间相互影响;浮力的作用能够减小射流体偏转角度和侧向展宽;无量纲的轴线垂向速度变化可以分为近区(z/l_(mb)3)、过渡区(3z/l_(mb)6)、远区(z/l_(mb)6)3个区段。     

淹没磨料射流的空蚀能力分析

淹没磨料射流的空蚀能力决定着磨料射流在水下切割能力的强弱.采用高压密闭容器模拟水下环境,利用磨料射流系统、数码摄像系统,实验研究了淹没磨料射流的紊流特性,进行了空蚀能力的理论分析.探讨了淹没磨料射流紊流系数随泵压、围压的变化规律.研究表明,文丘里型空化喷嘴的射流系统中,相同条件下,5 MPa以上淹没磨料射流的空化数较纯水空化射流大,磨料的存在使淹没磨料射流空蚀能力降低.     

淹没磨料射流场模拟计算分析

通过对高压磨料射流的多相流模型的研究,数值模拟了淹没磨料射流流场与压力场.指出颗粒相速度分布始终小于水相速度的分布,颗粒相最大滞止压力普遍较水相增加100%以上.分析了淹没磨料射流流场与压力场随泵压、围压的变化规律.指出随着泵压增加,水相速度与颗粒相速度增加幅度相同;随围压的增加,水相速度与颗粒相速度减少幅度一致.     

密度分层流中的浮射流模拟

以垂向密度变化的环境流体为背景,采用k ε紊流模型,建立了垂向二维浮射流的数值模型.模型的求解采用有限体积法和SIMPLE算法.针对密度分层流中的浮射流实验,对垂向密度呈线性变化的垂直浮力射流进行了数值模拟,得到射流的密度场、射流轨迹、稀释度和射流宽度等的分布规律.通过数值模拟和实验结果的对比分析表明,两者吻合较好,所建立的垂向二维浮射流紊流模型能够比较精确的模拟分层环境中浮射流的水流状况和射流进入环境流体的混合状况.     

高拱坝表孔及中孔挑流水舌上下碰撞作用下基岩冲刷

分析了表孔及中孔挑流水舌上下碰撞能量损失、 3 -D扩散和漏碰等水力特点 ,用动量方程和水舌空中扩散宽度沿程变化规律导出 3 - D碰撞流速、碰撞效率和碰撞能量损失 ,得出碰撞最佳水力条件。分析碰撞水舌对基岩冲刷特点 ,提出表、中孔水舌上下碰撞作用下基岩冲刷平衡深度估算方法。小湾表孔、中孔碰撞工况下基岩冲刷试验表明 ,预报值和试验值在各级库水位下基本吻合。研究表明预报方法可行的