亚微涡旋的混凝作用研究

以粒子图像速度场仪(PIV)测得了Taylor-Couette反应器旋转内筒和固定外筒间的环隙流场图像.所得图像表明环隙间存在亚微尺度的涡旋.同时实验研究了在Taylor-Couette反应器环隙间不同涡旋形态下聚合氯化铝(PAC)对高岭土悬浊液的混凝效能.结果表明,在波涡流(WVF)形态范围内混凝效能达到了最大(50%以上),这可归因于涡的闭合特性及其随时间的膨胀和收缩.但在波涡流形态范围以外得到的混凝效能相对较低,可归因于相互连通的非闭合涡特性.     

近壁面猝发湍流对颗粒物起尘机理的探讨

应用象限分析对在环境风洞中模拟的平坦近壁面湍流进行了研究,探讨了近壁面湍流的间歇性结构与猝发现象,观察了颗粒物起动的过程,探讨了猝发湍流对颗粒物的作用机理.结果表明,比平均雷诺切应力高1 个量级的瞬时雷诺切应力,时间分担率小于 20%,而对平均雷诺切应力的贡献率却达到 50%.近壁面层湍流猝发行为中抛射和外交换对颗粒物的飞起有支配作用,导致的瞬时雷诺切应力足以使颗粒物脱离地表进入空中.以 10 倍平均雷诺应力来估计抛射行为导致的瞬时雷诺切应力,考察瞬时雷诺切应力对颗粒物起动的作用,得到了与经验公式一致的起尘临界摩擦速度公式.在颗粒物起动研究中,对于可表征湍流在空间和时间上间歇性猝发特点的瞬时雷诺切应力,应引起足够的重视.     

三向风标数据采集及处理系统的研究

本文报告三向风标数据采集及处理系统的研究成果。概述系统的基本工作原理及其基本结构组成。对风速数据处理方法,工作软件的编程技术以及数据处理结果报表的内容作简要说明。      

几种大气稳定度分类法的适用性研究

本文利用在湖南省耒阳地区和山西省神头电厂大气测试中获得资料,计算并比较了几种大气稳定度分类结果,分析讨论了这些分类方法的特点和适用性。建议取整层的平均稳定度代入高斯系污染物扩散模式,以表征自有效源高直至地面的整个扩散区域内的大气的湍流扩散能力。提出了将△T/△z分类法及P-T分类法用于高架源时的修正意见。      

井巷断面内单点风速与平均风速转换机制

准确测量一点风速并将其转换为断面平均风速是矿井通风领域的一项技术难题。对其中涉及的单点风速测不准问题和单点风速与平均风速的转换机制进行了研究。结果表明,湍流充分发展的圆管断面上任一点(黏性底层除外)风速与平均风速为非线性关系,但在井下常见风速0.25~15 m/s,两者可近似为正比关系。为验证这一结论的普适性,在实验室采用激光多普勒测速仪对矩形非充分发展湍流断面上单点风速与平均风速的关系进行了测试。结果表明:当平均风速在0.78~6.2 m/s变化时,单点风速与平均风速仍表现为正比关系,比值k可作为该点风速与平均风速间的无因次转换系数;k的空间分布反映了断面速度场结构,当断面速度场结构变化时转换系数失效。在单点风速测不准问题上提出,测试传感器在提高数据采集频率的基础上应对速度信号进行时间平均处理,且时间平均尺度要大于湍流各态遍历假设。     

基于LBM的风窗流场数值模拟与PIV实验研究

风窗流场分布规律对于粉尘、瓦斯、有毒有害气体运移规律以及风窗局部阻力计算具有一定的影响，而常用的CFD方法在模拟风窗后阶湍流流场这类问题上存在计算复杂度高的问题，针对此问题，结合格子玻尔兹曼(LBM)方法在流场模拟方面具有求解精度高、计算复杂度小的特点，采用多松弛格式的格子玻尔兹曼方法(MRT-LBM)对巷道风窗流场进行模拟研究。为验证格子玻尔兹曼方法对风窗流场模拟的有效性，利用粒子图像测速仪(PIV)对风窗流场分布规律进行实验验证研究。研究结果表明:LBM模拟风窗流场回流区长度为340 mm，风窗主流风速最高达19.1 m/s；PIV实验测试风窗流场回流区长度为320 mm，风窗主流风速最高达18.4 m/s，在相同模型条件下，LBM模拟结果与PIV实验测试结果基本保持一致。LBM与Fluent模拟进行对比，模拟精度、运行速度和操作便捷性要优于Fluent模拟。     

大气对舰载激光武器的影响及对策

强激光的大气传输效应是影响和制约舰载激光武器性能的重要因素,包括大气折射、吸收、散射、湍流、热晕和击穿,使激光发生路径弯曲、功率衰减、光强起伏、光束扩展和畸变等。从舰载激光武器的作战环境和作战特点出发,结合目前舰载激光武器的最新进展和发展趋势,综合分析了海上大气对舰载激光武器作战效能的影响,并提出了减小大气传输影响的应对措施,有助于舰载激光武器系统的合理设计和性能的最大发挥。     

局部扰动对主坑道爆炸波发展的数值模拟与实验研究

在地下建筑物,如隧道、地下储油库、人防工程、地下物资仓库等里面,由主通道旁结分支通道是最常见的一种布置形式,是一种典型的复杂受限空间结构.一旦有可燃气体发生爆炸燃烧,爆炸压力波和火焰的传播将受众多因素的影响,其中局部扰动的影响是主要因素之一.本文通过实验和数值模拟的方法研究了油气混合物在该复杂受限空间中由弱点火引起爆炸燃烧的发展过程,湍流强度经旁接分支坑道后在主通道中的变化,以及爆炸压力波和火焰经局部扰动后的变化过程;并将数值模拟结果与实验结果进行了对比和综合分析,得到了与地下受限空间安全相关的重要结论.湍流强度是复杂受限空间中可燃气体爆炸燃烧发展过程的主要影响因素之一,局部扰动将增强爆炸流场的湍流强度,加速燃烧化学反应,能量的释放量和速率大大提高.这些能量的快速加入促进了高峰值压力波的形成,火焰也被加速,爆炸从此由弱转强,出现跃升.研究结果对地下受限空间爆炸过程的进一步研究以及爆炸灾害的预防都有参考价值.     

洁净室亚微米颗粒污染的模型模拟研究

采用基于欧拉框架下的Small Slip Model颗粒拟流体模型和Three Layer Model壁面沉积边界条件,并运用标准的k-ε湍流模型和壁面函数方法对非单向流洁净室内亚微米颗粒污染物的输运和分布结构进行数值模拟。模拟结果和实验结果具有较好的一致性,说明所采用的计算模型和方法具有良好的合理性和适用性。洁净室内颗粒污染物的输运和分布特征受空气流场的制约,尤其是室内存在的回流区和旋涡区,对污染控制和排除效率有着重要的影响。此外,颗粒的湍流扩散作用在对流作用较弱的区域发挥着重要的作用,对其机理的正确认识和分析有助于提高模型研究的准确性。     

分散填料曝气塔多相流态分析与传氧性能表征

针对分散填料曝气塔中多相流的流态与传氧过程,实验了布气方式以及海绵和陶粒2种填料对于体系的气含率εg、流态以及气-液传质性能的影响。在表观气速U范围(0.01～0.18 m/s)内观察到81孔布气板(Φ1 mm)体系出现3个明显相区,孔数过少(25孔),或者孔间距较小(225孔)均没有明显过渡区,在湍流区(U>0.118 m/s)3种布气板的气含率没有明显差别。海绵填料体积分数εs<25%时体系的气含率没有明显变化,35%时气含率下降且过渡区提前出现。在非均相区,海绵填料明显提高了体系的传质系数KLa。陶粒填料降低了气含率,固含率对εg的影响差别不明显,同时降低了多相流体系的KLa,且随着固含率的增加KLa降低。对比多种操作条件,单位体积空气传氧能力KLa/εg无明显差别,但在81孔布气板的过渡区KLa/εg出现一个明显的极小区间,说明过渡区传氧效率较低。在特定的实验操作条件下,KLa/εg较为稳定,这为深入理解两种气泡群体的共存体系在传氧性能方面各自的权重,提供了重要的量化参考。