矩形管道层流运动的速度分布与摩阻计算

由于非圆管道内非牛顿流体的研究日趋重要,使得作为比较基础的矩形管道内牛顿流的相应公式的正确作用变得迫切和频繁.而国内外许多重要文献所列有关公式包含有严重错误,笔者对此进行了罗列比较,给出了电子计算机逼近计算结果,并通过两个不同矩形截面管道的实验进行了验证和探索.     

浆体垂直管道速度分布和摩阻损失的研究

在前人研究的基础上,从动量角度出发,研究液体及固体颗粒速度的变化,推导出浆体垂直管道速度分布和摩阻损失的求解模型.用实验数据对提出的模型进行验证,分析误差产生的原因.     

水平管道堆积速度研究

根据非均质浆体流态随着浆体平均流速增加的变化规律,从清水与固体颗粒之间的动量传递分析入手,分析水平管道内沉降性浆体流动时清水与固体颗粒之间的相互作用机制,分别得到搬运流体、固体颗粒和浆体的速度分布模型,同时根据固体颗粒的起动条件和堆积速度的概念研究水平管道堆积速度的确定方法．由于此方法是从理论分析角度出发进行机理性研究,因此,具有通用性,通过实验证明了计算结果与试验数据基本一致．     

旋转弯曲管道内脉冲流动的二次流动

对旋转弯曲管道中的脉冲流动进行了数值模拟，系统地分析了单脉冲和周期性脉冲流动在科氏力和离心力共同作用下的主流速度、二次流动变化情况，研究结果表明：旋转弯曲管道内脉冲流的流动特性主要由Dean数、曲率、周期内的最大科氏力与离心力之比、间歇频率参数和Womersley数来决定；间歇期内，流动并不立即消失，管道内出现反向流动；对于周期性脉冲流动，周期末的残余速度对整个周期的流动结构有着重要影响，间歇频率越大，残余速度的影响就越明显，旋转的作用有削弱残余速度作用的效果，当管道高速旋转时，残余速度的影响几乎可以忽略不计。     

一冷室喷流速度分布及喷流冷却速度的研究

通过模拟实验研究、现场测试、理论推导和计算，找出了ＣＡＰＬ一冷室的喷流速度分布、带温分布及喷流冷却速度的大小，进一步分析了它们对带钢热瓢曲的影响。     

圆周形涡流动速度场的数值模拟研究

以圆周形涡流体为研究对象，通过数值模拟的方法对其内部速度场进行研究，较准确得验证了流体速度场的分布特性．为各种流体运动可视化研究领域提供一个清晰的概貌，为矢量场可视化的研究发展提供参考．     

内燃机换气系统弯曲管道稳态、瞬态流动的研究

为了提高换气系统流动性能，采用数值计算方法，对内燃机换气系统弯曲管道稳态、瞬态流场进行了研究，模拟计算采用三维、可压、粘性、湍流模型，通过研究发现，弯曲管道曲的流动是典型的三维流动，在管道中出现明显的二次流，使流体显螺旋式前进；管道不稳定流动经一很短时间，便可达到稳定；管道速度发生变化瞬间，入口处产生－高压波，该波沿管道长度方向传播，本文计算结果可作为换气系统管道简化计算和接口边界简化处理的理论依据。     

表面活性剂水溶液在工业管道内流动时的减阻现象研究

通过实验研究三种阴离子和两种非离子表面活性剂的水溶液,不同浓度下,在工业管道内流动时的减阻现象,并讨论了温度对减阻效应的影响和溶液的使用寿命等问题。根据流变实验的结果,认为这些溶液属于三阶流体,推出了三阶流体的速度分布。最后,阐述了这些溶液在工业上应用的可能性、应用条件和应用场合,认为有三种表面活性剂有应用价值。     

气力输送系统中加速区气固两相流动特性的研究

对气力输送系统中具有不同初始状态的固粒群在加速区的气固两相流动进行了数值模拟.气流场采用修正的k-ε湍流模型进行计算,利用相间滑移数值方法(IPSA)求解全流场的Navier-Stokes方程,并推导求解了在时间模式和空间模式下具有不同初始速度的固粒群的运动解析关系.通过分析解析关系和数值模拟结果发现,初始气固速度比与固粒加速区的运动高度相关,但与稳定运动无关;最终运动速度取决于摩擦条件和悬浮运动速度;加速区固粒作变加速运动;初始速度比决定了中心区加速度;近壁区变速运动与初始速度比和壁面摩擦相双因素有关.     

水平气力输送系统中颗粒波状流的模拟

对用于两相流计算的硬球模型进行简化，模拟了水平气力输送系统中颗粒波的动态流型。模型中，气体状态由两相耦合的Navier—Stokes方程描述，颗粒运动通过单颗粒的运动轨迹描述。并且，颗粒的碰撞运动由冲量守恒原理控制，颗粒的悬浮运动由力平衡方程决定，相间耦合作用依据牛顿第三定律处理。模拟结果从介观层次呈现了水平气力输送系统中与实验特征吻合的颗粒波状流，说明了颗粒波的传播速度取决于气体速度，它并不敏感地依赖于系统中的存料量及物料密度。     

水平管内汽液两相流流型及换热特性数值模拟

为研究水平管内相变汽液两相流动流型变化,使用VOF模型和RSM湍流模型对其进行了数值模拟,分析了水平管内对流换热、压降及流型的变化．模拟结果表明:VOF模型和RSM湍流模型可用于模拟两相流流型中的泡状流、分层流、波状流、弹状流以及环状流;模拟结果与Mandhane流型图基本吻合;对流换热系数及压降与已有关联式吻合较好．     

水平管内空气-水两相流流型的混沌特征

在内径26 mm、长2 000 mm的水平管内,用差压变送器测量气液两相流不同流型下的压差波动信号,通过小波变换对信号进行除噪后,运用确定性混沌分析技术对信号进行分析,研究两相流系统分层流、泡状流、间歇流和环状流压差波动信号的混沌动力学行为.结果表明,气液两相流动系统为混沌动力系统,吸引子可用来表征气液两相流系统的动力学行为,混沌特征参数关联维D2和K熵可用来定量识别以上4种流型.     

颗粒物在矩形管道内流动的PIV实验研究

对水平管道内颗粒物运动规律进行研究。应用粒子图像测速（PIV）技术,在不同的气体流量下,对矩形管道在两种不同结构下的气固两相流的流动情况进行了测量,得到了平直通道和带肋通道中气体及固体颗粒的时均速度场,并分析比较了管道结构及气体流量对速度和粒子沉积的影响,发现加肋有助于粒子的沉积,且使通道内流动状态发生了较大改变。对深入了解管道内气固两相流动状况及数值模拟结果的评价提供了参考。     

基于两相流理论的低浓度挟沙水流运动数值模拟Ⅰ—数学模型

从两相流理论出发,对水沙两相间作用力进行分析后认为:对低浓度挟沙水流,仅存在水流与泥沙之间的相互作用,且其主要反映在两相之间存在阻力、附加质量力及压力梯度力.在此基础上建立了低浓度挟沙水流的一般数学模型与简化数学模型,并以简化数学模型为基础,建立了低浓度挟沙水流平面二维数学模型.该模型考虑了泥沙相对水流时均运动的影响,且控制方程形式和已有水沙数学模型相近,因此便于工程计算.     

管道内液固浆液输送的数值模拟

为了对管道内液固浆液输送的流动形态进行研究，建立了以颗粒动力学为基础的Euler Euler双
流体模型.在浆液流速大于临界沉积速度的情况下，模拟了不同浆液入口速度时的管道压力降，同时对管
道内浆液输送液固两相流进行了研究：当轴向位置与管径之比大于50时，管道内浆液流动处于充分发展
状态.此外还分析了在不同浆液速度下管道内液固两相的空间分布和浆液流动形态：在水平方向液相速度
分布和固体颗粒相速度分布呈对称状态；垂直方向液相速度分布和固体颗粒相速度分布由于重力影响，
不再呈对称状态.固体颗粒相速度分布与液相速度基本相同，两者之间的滑移速度很小，可以忽略.计算
结果与实验值的比较表明，所建模型能有效地描述管道压力降和管道内浆液流动形态.     

提升管气固两相流中颗粒速度的实验研究

用新型 5 -光纤速度探头对 16m高循环床提升管 8个截面上的颗粒速度进行了直接测量。结果表明 :沿提升管轴向 ,颗粒速度径向分布不均匀性逐渐增加 ,并最终趋于较为稳定的抛物线分布 ;通常认为近壁区颗粒速度Vp <0的情形 ,只能在离开提升管底部一定距离且在Gs相对较高或Ug 相对较低的操作条件下才会出现。表观气速Ug 对颗粒速度的影响明显大于颗粒循环量Gs的影响 ,Ug提高 ,提升管内颗粒速度都将显著增加 ;提高Gs将使颗粒速度降低 ,但对提升管充分发展段中心区影响较小。     

直流二次风扩口对燃烧器流场影响的试验研究

在气固两朴实验台上采用先进的ＰＤＡ测试技术对不同直流二次风扩口角度情况下径向浓淡旋流煤粉燃烧器出口气相速度和脉动速度、颗粒浓度分布进行了测量,得出了直流二次风扩口角度对径向浓淡旋流煤粉燃烧器出口流场回流区直径、射流扩展角的影响规律。实验结果表明直流二次风扩口角度对汉场有一定的影响,而对浓度场影响较小。所得结论对工程应用有一定的参考价值。     

光滑粒子动力学方法的固液二相流研究

为了精确、高效地模拟生物工程和化工生产领域中的固液两相流动、指导设备设计和改进生产工艺，在光滑粒子流体动力学方法（SPH）的基础上，提出了一种考虑固液双向耦合作用的固液二相流算法.其中，固液两相被离散为拉格朗日粒子，流体和固体力学的控制方程则转化为相应的粒子间作用力.模型由初始状态启动后，粒子在这些力的作用下运动演化.由粒子携带的信息，通过插值核函数可以求得流场和固体的运动参数.通过标准算例的模拟，验证了控制方程组和边界条件的正确性.使用该方法模拟二维球形固相在水中的运动，初步分析表明模拟结果是合理的，因而采用该方法模拟化工生产中的固液二相流问题也是可行的.