层流泡状流双流体模型的积分解法

为弥补用于泡状流双流体模型的直接离散差分解法无法比较直观地揭示流场成因的缺陷,针对最基本的泡状流(垂直圆管内充分发展段层流泡状流)提出了一种双流体模型解法——积分解法。首先通过对双流体模型进行符号积分,得到表示该模型的近似解析解,然后再用数值方法迭代求得数值解。该积分解法得到的近似解析解比较直观地表明:液相轴向速度主要与阻力、浮力和空泡率有关,而空泡率则主要受升力和壁面力的影响。数值解与实验数据基本吻合,预测精度一般不低于75%。     

球形气泡在匀速粘性液体中引起的伪湍动

为改进在势流假设下获得的伪湍动表达式,该文在考虑液体粘性的基础上,简化匀速粘性液体绕球体的速度场,运用单元系综平均方法对流场进行处理,得到球形气泡在匀速粘性液体中引起的伪湍动关系式。该关系式表明伪湍动与空泡率成正比,并随颗粒R eyno lds数的增大而趋近势流结果。数据对比结果表明:在低空泡率、中等颗粒R eyno lds数的条件下,该表达式能比势流模型更准确地描述球型气泡在匀速粘性液体中引起的伪湍动。     

用PIV测量水泵开敞吸水池内突扩流动

吸水池内的涡旋流动将引发泵的振动、空化、空蚀和泵的效率下降,严重时会导致泵站不能正常工作,本文用PIV测量水泵开敞吸水池内突扩流道速度分布,实验表明流体通过突扩流道,整个流场可分为三个区域:主流区、过渡区和回流区.沿流动方向主流区速度相对较大,回流区速度相对较小,过渡区速度介于两者之间.涡带主要产生在靠近吸水池两侧壁,随着流动区域的扩展,靠近侧壁的涡流将消失.     

中低Reynolds数泡状流变形气泡升力的实验研究

为研究气泡变形对泡状流中气泡升力的影响,基于Mei给出的球形颗粒升力公式,根据竖直圆管Poiseuille流场中气泡(颗粒)所受升力与壁面力平衡的原理,通过实验研究了竖直圆管Poiseuille流场中在14.2＜Re＜68.0、0.76＜Eo＜5.45、0.01＜Ca＜0.19条件下气泡和轻颗粒的运动,并进行了对比分析.得到相同条件下等当量直径的气泡和颗粒所受升力之比,进而获得了气泡的升力经验关系式.该关系式能够准确描述高粘度液体中变形气泡的升力,但描述负升力和低粘度液体中气泡升力的准确性还有待进一步验证.     

水泵吸水池不对称流动的自由液面测量试验

水泵吸水池内的流动状况严重影响着水泵的运行,特别是某些流动形式如不均匀流、流速梯度较大的剪切流等会导致水泵进水口各种旋涡的生成,甚至产生空化、振动现象,从而降低泵站效率。本文用2D-PIV系统对水泵吸水池的不对称流动进行了测量,通过图像处理技术的分析,得到了吸水池自由液面高度的平均分布,揭示了不对称流动等因素对吸水池内流动状况的影响。     

运用VOF模型模拟开敞式水泵吸水池内后台阶流动

开敞式水泵吸水池内流动是具有自由表面的复杂流动.本文利用VOF(Volume of Fluid)模型对开敞式水泵吸水池内的后台阶流动进行了数值模拟,模拟结果与试验数据基本吻合.VOF模型是模拟开敞式水泵吸水池内流动的一种有效方法.     

水泵吸水池后台阶流动的自由液面的试验研究

本文利用激光片光源的方法,对后台阶来流的水泵吸水池自由液面进行了测量,得到了不同工况下自由液面高度的平均分布图,并与实际拍摄结果进行了对比,结果非常吻合;试验结果表明台阶高度、进口来流速度和淹没深度的变化对吸水池自由液面的波动产生重要的影响.     

图像法测量水泵开敞吸水池内空气吸入量

水泵吸水池中可能会产生空气吸入涡,这些涡能够将空气带入水泵,影响水泵的运行稳定性,造成水泵的性能下降。本文运用图像法对模型水泵开敞吸水池内不同工况下的空气吸入量进行了试验研究。试验结果表明,在水位高度和平均流速都相同的条件下,采用30°和60°防涡墙时的空气吸入量要明显小于采用0°防涡墙时的情况。这说明30°和 60°防涡墙能够有效降低吸入涡所引起的空气吸入量,所以可在实际工程中适度加大防涡墙的角度来减少空气的吸入。