充水管道声分隔片消声性能研究I.理论分析

本文对在充水管道中加入声分隔片的消声结构的消声性能进行了理论研究,用模式匹配法计算了有限长度声分隔片的传递损失和功率反射系数.研究结果表明,声分隔片的消声效果优于通常所采用在管壁加吸声衬层的结构,并且其功率反射系数很小.     

弯头内气-固两相流动与管壁磨损特性研究

弯头是火力发电厂煤粉管道和烟道的主要异形件,气体夹带煤粉或煤灰颗粒在管道中形成高雷诺数气-固两相流,存在着流动特性复杂、阻力较大、冲蚀磨损严重等问题。本文采用欧拉多相流模型以及结合了颗粒固壁反弹模型和磨损模型的DPM离散相模型,分别对弯头内的气固两相流动阻力特性与磨损特性进行了三维数值模拟。通过分析弯径比、转弯角度、截面形状等结构参数对弯头模型阻力损失和内壁面磨损率的影响,提出了弯头的优化结构。     

数值模拟流体参数对管道收缩断面气穴的影响

应用Fluent软件数值模拟管道收缩断面处流体在不同工况下水的最小体积分数和流速分布,探索入口水流温度、速度及压力对管道内气穴的影响。研究结果发现入口水流温度越高、流速压力越大越容易导致气穴的形成,气穴发生程度比较严重的区域水流速度相比其它区域会急剧增加,该研究结果建议在原管段的基础上通过扩宽收缩断面临近管段的管径,使同一工况下流经收缩断面的水流速度有所降低,有助于减小气穴的强度。     

基于亚波长管道增强的漩涡声场悬浮操控微粒和液滴的实验研究

声悬浮技术可以在无接触的情况下操控微粒和液滴,因此已被广泛应用于化学分析、液滴动力学和生物反应器等领域.目前声悬浮技术的主要工作是在开放环境中进行悬浮等操控.本文提出了亚波长管道增强型空气声镊的概念,利用亚波长声波导管进行声场操控及微粒和液滴悬浮.通过4个小型换能器激发有限长度亚波长圆波导管的单一低阶声学模态,可以在有限长度的波导管内产生漩涡声场.实验发现由于亚波长结构对声场的增强作用,亚波长管道增强的漩涡声场在径向和轴向悬浮力大小上均有较大提升,因此可对发泡聚苯乙烯颗粒和水滴实施悬浮和自转等操控.这项工作将亚波长声波导管的概念引入声场操控中,有望加深对声场和物质相互作用的物理理解,开发新型小型化悬浮微粒和液滴的声学操纵器件.     

扭曲螺旋管内LNG的传热与流动特性研究

采用数值分析方法,分别对液化天然气(LNG)在扭曲椭圆管和扭曲扁管内发生相变时的传热和流动特性进行了研究,分析了管道长短轴之比和雷诺数对管道换热性能的影响。结果表明,扭曲管道内流体流动产生的二次流强化了管道的传热性能。扭曲椭圆管道的综合性能系数PEC值均大于1,其换热性能优于相同条件下的圆管;扭曲扁管的长短轴之比小于2时,在低雷诺数时的PEC值小于1,此时扭曲扁管的换热性能不如相同条件下的圆管。在管道长短轴之比相同时,相同条件下扭曲椭圆管的综合性能优于扭曲扁管。     

埋地管道随机振动的摄动分析

埋地管道的材料特性和沿线的土壤性质存在差异，对这种差异性采用随机参数描述有一定的合理性，因此在管道的随机振动分析中考虑结构参数的随机性是必要的，对于管道的抗震设计具有现实意义。对于在空间相关的地震地面随机激励下的埋地管道，将结构参数看作是随机变量，采用摄动分析法，推导了随机响应的相关函数和功率谱密度函数的解析表达式，大大方便了工程应用。针对某输油管道，给出了计算结果。     

悬臂输流管道在基础激励与脉动内流联合作用下的参激振动

首先建立了悬臂输流管道在基础激励与脉动内流联合作用下的运动方程;然后基于Galerkin法研究了该系统的非线性动力学行为,分析了系统运动状态随激励频率和相位差的变化,以及混沌百分比随频率比(基础激励频率与脉动频率之比)和相位差的变化。结果表明,无论以激励频率还是以相位差为分岔参数,系统都具有多种形式的动态响应,包括周期运动、概周期运动和混沌运动,但进入和脱离混沌的途径不同。相位差和频率比对系统的混沌百分比有重要影响:相位差为π/2时系统混沌百分比最大;频率比为1时系统混沌百分比最小,频率比较小或较大时系统混沌百分比与只有基础激励时接近。     

浆体管道内静止圆柱状型料的起动

在动量定理和能量定理的基础上,建立静止圆柱状型料在浆体管道内起动的动量方程和能量方程,并由此导出静止型料在浆体管道内的起动速度计算公式．经型料管道起动实验验证,该公式较好地描述了静止型料在浆体管道中开始起动的物理条件,能有效地推断和预测静止型料在浆体管道流中的起动速度．理论计算值和实验数据指出,静止型料在浆体管道内的起动速度,不仅和管道平均流速紧密相关,而且和浆体密度、型料形状比以及型料管道直径比紧密相关．     

宜万铁路八字岭隧道岩溶管道冲积物特征实验研究

岩溶山区的隧道工程建设中,隧址区的岩溶管道连通性对隧道设计中涌水量、水压力等指标的确定以及隧道施工防灾具有重要意义。以宜万铁路八字岭隧道为例,系统分析了岩溶管道粗颗粒沉积物的粒度、岩石及矿物成分、圆度度组合等特征,通过对比分析,探讨了碎屑沉积物的地质联系,研究了沉积物的来源,以此为基础分析了隧址区岩溶管道的连通性,为工程设计施工提供参考。     

FLOW-INDUCED INTERNAL RESONANCES AND MODE EXCHANGE IN HORIZONTAL CANTILEVERED PIPE CONVEYING FLUID （Ⅱ）

Based on the nonlinear mathematical model of motion of a horizontally can-tilevered rigid pipe conveying fluid, the 3:1 internal resonance induced by the minimum critical velocity is studied in details. With the detuning parameters of internal and primary resonances and the amplitude of the external disturbing excitation varying, the flow in the neighborhood of the critical flow velocity yields that some nonlinearly dynamical behaviors occur in the system such as mode exchange, saddle-node, Hopf and co-dimension 2 bifurcations. Correspondingly, the periodic motion losses its stability by jumping or flutter, and more complicated motions occur in the pipe under consideration. The good agreement between the analytical analysis and the numerical simulation for several parameters ensures the validity and accuracy of the present analysis.