摘要：同心圆排布管束在核工业中应用广泛,过渡排布是同心圆排布管束中最具有代表性的排布方式,对过渡排布管束的旋涡脱落特性研究可以为该类型换热器的设计制造及维护提供参考。本文旨在深入探讨同心圆过渡排布管束在不同节径比(1.25、1.5、1.75和2.0)下的旋涡脱落特性。通过数值模拟结合对流速与升力系数的监测,获取旋涡脱落数据并进行傅里叶变换以获取旋涡脱落频率。结果表明,在过渡排布方式中,1.25~2.0节径比下管束的旋涡脱落受临近管影响较大,难以产生明显的旋涡脱落现象,旋涡脱落频率较低。节径比是旋涡脱落的主要因素之一,随着节径比增加,旋涡脱落现象显著增强,本文研究结果为同心圆过渡排布管束结构的设计优化和降低旋涡脱落振动提供实践指导。

摘要：螺旋管蒸汽发生器是液态金属反应堆(LMR)的关键设备,螺旋管束在流体力作用下会发生流致振动现象,影响蒸汽发生器的安全运行,因此对于螺旋管束振动特性的研究具有重要的意义。管束固有频率是流致振动分析中的重要参数。本文模拟计算了空气中螺旋传热管的固有频率,研究了几何结构参数对其固有频率的影响规律。结果表明,螺旋缠绕角β与缠绕半径R的增加会导致固有频率降低,支撑数S的增加会导致固有频率大幅提高。通过CFX模拟计算,研究了管束结构参数对液态金属环境中传热管固有频率的影响机制,层间节径比a与同层管间节径比b的增加会导致固有频率增加,β的增加会导致固有频率降低。设计了正交实验进一步探究管束结构参数a、b及β对传热管附加质量系数的影响,基于正交实验的结果绘制了附加质量系数推荐值曲线。研究结果为传热管固有频率的预测和管束流致振动研究提供了数据参考。

摘要：为研究浆体流变特性对透水混凝土力学与透水性能的影响规律,通过减水剂与增黏剂掺量的变化调配出5种不同流动度及6种不同塑性黏度的水泥浆体,并固定浆集比配置出对应的透水混凝土。采用光学显微镜图像分析透水混凝土中骨料颗粒表面浆体裹附层厚度,以水泥浆体的拉拔黏结强度表征浆体与骨料的黏结强度,在研究浆体流动度及塑性黏度对浆体拉拔黏结强度、骨料颗粒表面浆体包裹层厚度影响的基础上,进一步探讨了浆体流变特性对透水混凝土抗压、抗折强度、空隙率以及透水系数的影响规律,揭示出浆体流动度与塑性黏度对透水混凝土力学与透水性能的作用原理。研究结果表明:随着浆体流动度及塑性黏度的增加,透水混凝土力学性能呈现先提高后降低的趋势,而透水混凝土的透水系数则随着浆体流动度的增加逐渐降低,随着浆体塑性黏度的增加逐渐增加;结合浆体流变性能对浆体自身拉拔黏结强度及骨料颗粒表面浆体包裹层厚度的影响发现,浆体流变特性主要通过影响浆体自身黏结特性而作用于透水混凝土力学性能,通过影响骨料颗粒表面浆体包裹层厚度及其分布状态而作用于透水混凝土的透水性能;在进行透水混凝土配合比设计时,可以通过调控浆体的流变特性,达到兼顾透水混凝土力学性能与透水性能的目的。

摘要：热交换器作为化工中重要的换能设备,管束的流致振动(FIV)成为诱发管束振动破裂的重要因素,其安全可靠性变得尤为重要。工程上计算FIV导致的振动响应时,需先确定流体力的功率谱密度(PSD),而这需要大量的流体力的测试数据。本文设计特殊结构换热管,利用电子压力扫描阀在两相流振动测试系统中进行了实验,并利用可靠的加速度传感器测试进行验证。结果表明,本文测试方法能够对两相流条件下管束受到的流体压力进行准确测量,并且不会对管周流场产生影响。含气率较低时存在旋涡脱落现象,含气率的升高会破坏旋涡的形成,加剧管束湍流抖振时的振动损伤。利用两种转化方法得到的量纲为1参考等效功率谱密度高度一致,并将实验获得的功率谱密度与其他学者确定的量纲为1参考等效功率谱密度进行了对比,多组实验数据与本文转化的功率谱密度重叠,数据整体趋势相同,验证了本文测试方法的合理性。本文测试方法能够为蒸汽发生器的设计、运行、维护、结构改进以及安全性评估提供基础数据支撑。

摘要：针对现有流弹失稳模拟研究中的流固耦合模型存在计算精度较低、计算成本巨大的问题,建立了一种可以预测管束临界流速的二维单向流固耦合模型,该模型基于商用ANSYS Fluent软件,通过SST k-ω湍流模型进行流场计算,再由自编译的用户自定义函数(UDF)提取管子所受的流体力,并利用4阶Runge-Kutta法求解结构动力学方程实现单向流固耦合计算。利用该模型对节径比为1.5的转角三角形排布管束进行了流固耦合计算,得到了中心管的临界流速、振幅时程曲线及振幅频谱图,并通过水洞实验进行了验证。结果表明,本模型以较低的计算成本准确地预测了临界流速,同时也获取了管子真实的振动特征,模拟计算的中心管振幅时程曲线及振幅频谱均与实验相近。此外,模拟计算获取的阻力和升力系数数据表明,随着流速增大,阻力和升力系数时程曲线经历了从紊乱到规律的变化,换算流速达到2.44时,阻力和升力系数主频包含管子在静水中固有频率的成分。

摘要：采用自行设计的微通道纤维聚结装置和高速摄影系统测试油水乳状液中水滴在纤维丝表面被拦截、聚结和分离的过程.实验发现油水乳状液中水滴的碰撞合并过程存在3类:纤维丝捕获的水滴与油-水乳状液中水滴的合并、被纤维丝捕获的水滴之间的合并、乳状液中水滴间的合并.实验研究了油-水乳状液初始含水量、流动速度对纤维丝聚结器压力降和分离效率的影响.结果表明,在其他条件相同的情况下,油-水乳状液初始含水量越低、流动速度越小,分离效果越好,实验中流速为1,mm/s、初始含水量为3%,时,分离效率可达60%,.通过显微镜分析了纤维丝聚结器入口、中间以及出口处纤维床层上的水滴形貌,发现在聚结器出口处水滴直径最大,说明脱离纤维丝的水滴可能被再次捕获,继续发生碰撞聚结.

摘要：为了解决卧式螺旋卸料离心机(简称卧螺离心机)进料分布器在处理含硬质颗粒物料过程中存在的磨损问题,提高其使用寿命,采用数值模拟方法研究进料分布器内的速度矢量、流线变化及剪切力特性,分析了导致分布器磨损的原因,对分布器结构进行了优化设计.数值模拟结果表明,流体流出时颗粒对分布器造成的剧烈碰撞是磨损的主要原因,碰撞主要发生在分布器入口附近中心壁面区和出口处内凹形外侧区域.针对磨损原因,依据质点从旋转出口自由甩出的运动轨迹方程设计流道型线,并将双流道改为三流道,设计出新型分布器结构.对两种分布器的壁面剪切力分析结果表明,新型分布器壁面剪切力峰值从12.7 Pa减小到10.1 Pa.在流道入口附近,新型分布器的壁面剪切力略大于原分布器;在流道出口处,新型分布器的平均壁面剪切力由原来的10.2 Pa降低到4.2 Pa.对两种结构的分布器进行可视化试验,获得两种结构分布器内流体质点运动轨迹线.结果表明:1 650 r/min和2 310 r/min转速下,示踪颗粒的速度方向偏转角度分别从86.78°和64.87°下降到44.33°和26.87°;990 r/min和1 320 r/min转速时新型进料分布器中颗粒近似径直飞出分布器而不发生偏转.分布器中流体对壁面撞击力度减小,分布器磨损减弱,该优化结构可代替原有分布器,在处理硬质颗粒物料等易磨损工况下,有望提高整机寿命.

摘要：本文对航空器压力测量管路系统的迟滞特性与误差进行了理论分析与实验研究。推导出有实用价值的等速率输入波形下压力测量管路系统迟滞特性的计算公式。设计和建立了测定管路压力迟滞的实验系统并进行了实验。将管路压力滞后的计算值与实验结果进行了比较,表明在一定的范围内吻合良好。

摘要：碟式离心机作为高效分离机械广泛应用于食品、化工、制药等行业生产.为探究碟式离心机的内部流场及分离效率,进行了现场试验,并根据Σ理论建立了具有20层碟片的简化三维物理模型,利用FLUENT软件对转鼓内的流场及分离过程进行数值模拟.试验结果表明,转速和进料量对碟式离心机分离效率影响较大,提高转速、降低进料量均能提高离心机的分离效率,通过分析进出口物料的粒径发现,在试验工况下,粒径大于6μm的颗粒均能被有效分离,改变操作参数主要影响粒径为2~5μm的颗粒的分离.模拟结果表明:在碟片间隙内,物料对碟片的跟随性良好,压力与半径呈现出二次型正比关系,周向速度与半径成正比关系,在沉渣区域物料明显滞后于转鼓转动,这导致离心液压和周向速度均小于理论值,同时随着转速的提高,沉渣区域物料的滞后性更加明显;由于上升通道存在,在碟片间隙内局部位置存在明显轴向速度,从而对碟片内的流动产生干扰,导致碟片大端位置的周向速度和离心液压分布不均;在两相分离过程中,颗粒自液相中分离,沉积于上碟片的下表面,并滑落至转鼓沉渣区,固相颗粒在碟片间隙内主要堆积于定距条前侧,在相邻两个定距条之间,固相体积分数沿顺时针方向减少.研究方法与结果为碟式离心机分离性能模拟计算提供了参考,对碟式离心机的设计与结构优化提供了数据指导.

摘要：针对离心机太极型进料分布器,搭建了离心机动态图像高速捕捉可视化实验平台,获取了高解析的分布器内流体流动状态,并利用Tabakoff磨损模型分析了进料流量和转速对分布器磨损的影响。研究结果表明,磨损量Er与流量和转速成正相关,并且对转速的变化更敏感。当转速从900r/min增大到2 100r/min时,Er增幅达到230%。此外,在太极型进料分布器内部,只有凸形区域的撞击会对颗粒进行显著加速,同时也加强了该区域的磨损,而凹形区域的撞击对颗粒加速无效。因此,设计时减少对加速无效的磨损面积,以降低总磨损量。