LDA在减压箱空化特性试验研究中的应用

本文用新型的光纤激光测速仪(Fibrc-Optic LDA)对减压箱内闸墩附近紊动流场的空化特性进行了测试研究.结果表明:只有采用断面上各点流速的统计平均值作为参考断面的平均流速才能保证足够的精度;速度效应对空化初生的影响可不考虑,但紊流强度的变化对其影响却不容忽视。文中将不同尺寸闸墩的流速系数用统一经验公式表达,发现流速系数的变化与紊流强度密切相关,由此得出的紊流强度随流速而变化的曲线与实测值符合较好。本文还对 LDA 在类似减压箱的流场应用提出了几点体会和建议。     

多股射流水垫塘三元流动数值模拟及消能

对多股淹没射流作用下的水垫塘二元流动进行了三维全椭圆型紊流数值模拟,并根据实测结果对部分常用紊流模型系数进行了修正。文中分析讨论了多股射流入塘后的水流结构及消能机理;研究表明,由于多股射流扩散迅速、能耗增加和全方位“动水垫”效应,使其在充分发挥水垫塘的消能作用、提高消能率和降低壁面动水压力及冲刷等方面明显优于单股射流.     

应用二维LDA系统研究连铸结晶器紊动流场特性

本文以重庆特殊钢厂引进日本四孔水口连铸结晶器为研究对象,用二维激光多普勒测速仪(二维 LDA)较详细地测定了该结晶器模型内的紊动流场,并对其流速分布规律及紊动特性进行了分析研究.文中还讨论了速度偏置误差问题,提出了是否进行偏置误差修正的判别条件.本文的成果对此类结晶器有关温度场、杂质分布及改进设计和工艺控制等后续课题的研究提供了重要的依据.     

基于有限体积法的三维局部冲刷数值模型研究及应用

局部冲刷的三维数值模拟可预测水力冲刷的破坏程度和破坏机制,进而提供更加合理的工程措施以减轻或避免局部冲刷造成的工程破坏。基于有限体积法和非结构化的计算网格构建了以水动力学模型、泥沙冲淤和河床变形方程为基础的三维局部冲刷数值模型。水动力学模型中的湍流模型为剪切应力SST k-ω输运模型,泥沙冲淤以底床切应力大小和分布为基础,水沙模型的耦合采用单向弱耦合方式。首先,通过ANSYS-FLUENT软件数值计算水动力学模型后,将水力特性数据单向传递至泥沙模块,并应用UDF函数二次开发实现泥沙模型的数值计算。利用动网格技术重构因河床地形更新引起的变形网格。与动床圆柱冲刷和丁坝局部冲刷的试验结果进行比较,验证了局部冲刷数值模型的可靠性。从平衡冲深时的冲刷深度和冲坑内水流特性等结果的对比可以看出,该数值模型成功地模拟出最终冲刷地形和形态,并能捕捉不同时刻的三维地形变化。根据数值模型的建立及应用结果分析主要得到以下结论,以切应力观点为基础开发该模型时,具有简易性和较强的可靠性;单元体泥沙通量的重构和床面坡度等因素均影响模型的精度;FLUENT软件提供的动网格技术能较好重构小变形网格,但是重构因地形变化引起的大变形网格时略显不足。     

激光片光源技术在水垫塘流场显示中的应用

文中研制了一套以激光作片光源的流场显示装置，并对单股和双股射流水垫塘流场进行了可视化研究．流场显示表明：双股射流的水垫塘流动结构可划分为六个区域，比通常的单股射流塘内水流结构增加了股间混掺区和“动水垫”影响区两个流区．分析讨论指出，双股射流入塘后水舌扩散加快和产生动水垫效应是其流态优于单股射流的两个显著特征．本文成果将为以降低塘底动水压强和充分发挥水垫塘消能效率为目标的水垫塘优化设计与计算提供指导和依据