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象山港内湾潮汐应变对横向流及其余环流垂向空间结构的调控研究

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象山港内湾潮汐应变对横向流及其余环流垂向空间结构的调控研究

作者：何国风上海海洋大学

学位级别：硕士

进入21世纪,我国高度重视海洋资源的开发和利用,推动了海水养殖业的快速发展,同时也给水环境带来了一系列的问题。海湾的海陆相互作用常伴随着水沙、污染物、营养盐等物质输运。而海湾的物质输运过程主要受到动力场的影响,所以了解水动... 详细信息

进入21世纪,我国高度重视海洋资源的开发和利用,推动了海水养殖业的快速发展,同时也给水环境带来了一系列的问题。海湾的海陆相互作用常伴随着水沙、污染物、营养盐等物质输运。而海湾的物质输运过程主要受到动力场的影响,所以了解水动力过程具有重要的意义。由于动力场受潮流、盐淡水和径流等因素影响,不同区域的水动力过程存在显著的差异。以往的动力学研究主要关注主槽方向的水动力过程,对于横向过程的研究较少。随着研究发展,学者们发现横向流(垂直于主槽方向的流动)对于近海横向动量和物质输运扮演重要作用。由于潮汐是近海动力场的最重要驱动力之一,周期性的潮流运动与横向流通常相伴发生,所以横向流的物质输运过程很大程度上取决于其垂向空间结构。横向流的垂向空间结构主要受到其驱动机制的影响,而层化也能够影响横向流的垂向空间结构。近年来,针对近海水域不同层化条件下横向流结构的研究取得诸多进展,发现潮汐应变能够影响水体的混合-层化状态,并得出了强层化条件下潮汐应变对横向流垂向空间结构具有调控作用。但是,对于层化强度较弱的海湾潮汐应变如何调控横向流的垂向空间结构仍然缺乏认识。象山港是层化强度较弱的海区,湾内潮汐应变现象显著。象山港是我国重要的养殖区,湾内水动力过程与污染物、营养盐等物质输运相关,因此养殖区的水环境以及动力场是海湾研究的重要内容。以象山港为例,探讨象山港的横向过程,能够丰富近海动力学的研究内容。本研究基于现场观测资料,分析象山港内湾潮汐现象及其层化强度,研究横向流的变化特征,并进一步探讨横向余环流的变化特征,讨论潮汐应变对横向流及其余环流垂向空间结构的调控机理,得出以下结论:(1)象山港内湾具有明显的潮汐现象。大潮期间的最大潮差可达5.0 m。其中,大潮(4M2)期间,潮汐呈现出日不均等现象,最大潮差约为4.6 m;大潮(2M2)期间,潮汐没有呈现出日不均等现象,最大潮差约为3.8 m;大小潮过渡期间,潮汐呈现出日不均等现象,最大潮差约为3.7 m。(2)象山港为层化强度较弱的海区。大潮(2M2)期间,盐度的变化范围在25.306.20之间,表底层最大盐度差约为0.24;大小潮过渡期间,盐度的变化范围在23.504.20之间,表底层最大盐度差约为0.33。(3)象山港内湾横向流的垂向空间结构明显受到潮汐应变的调控。由于潮汐应变现象主要受到潮流的影响,当潮流在最大涨潮时约为0.80 m/s,潮汐应变现象显著;当潮流在最大涨潮时约为0.60 m/s时,潮汐应变受到抑制。结果显示,大潮(4M2)期间,当潮流在最大涨潮时约为0.80 m/s时,涨潮时较强的垂向混合使得横向流在高高潮时表现为一层结构;当潮流在最大涨潮时约为0.60 m/s时,涨潮时较弱的垂向混合使得横向流在低高潮时表现为两层结构;落潮时垂向混合较弱,横向流在低潮时表现为两层结构。大潮(2M2)期间,潮流在最大涨潮时约为0.80 m/s,涨潮时较强的垂向混合使得横向流在高潮时表现为一层结构;落潮时垂向混合较弱,横向流在低潮时表现为两层结构。大小潮过渡期间,潮流在最大涨潮时约为0.60 m/s,垂向混合在涨落潮时都较弱,所以横向流在高低潮时都呈现出两层结构。此外,大潮(4M2和2M2)期间,横向流强度和历时呈现出明显的高低潮不对称性。大小潮过渡期间,横向流历时的高低潮不对称性被打破,但是其强度的高低潮不对称性依然存在。(4)受横向流历时和强度的高低潮不对称性影响,象山港内湾横向余环流呈现出上层向南、下层向北的两层结构。由于潮汐应变在不同潮周期内存在差异,横向余环流的反转深度自大潮(4M2和2M2)到大小潮过渡期间呈现出上升的趋势。其中,大潮(4M2和2M2)期间横向余环流的反转深度在水体中部附近,大小潮过渡期间其反转深度在水体偏上的1/3处。

关键词：象山港横向流潮汐应变大小潮

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旋流式喷嘴横向流中雾化场实验及数值分析

旋流式喷嘴横向流中雾化场实验及数值分析

作者：周奎上海交通大学

学位级别：硕士

横向流雾化广泛应用于喷雾冷却、喷雾除尘、雾化干燥和喷雾消声等工业领域。横向流场中雾化性能受横向流速度、喷嘴喷射角度、工作压力等因素的影响,目前此领域多采用CFD数值模拟与实验相结合的研究方法。国内外对喷嘴喷雾的实验和数值... 详细信息

横向流雾化广泛应用于喷雾冷却、喷雾除尘、雾化干燥和喷雾消声等工业领域。横向流场中雾化性能受横向流速度、喷嘴喷射角度、工作压力等因素的影响,目前此领域多采用CFD数值模拟与实验相结合的研究方法。国内外对喷嘴喷雾的实验和数值模拟已经开展了相当多的研究,但喷嘴在横向流流场中雾化的影响因素还是一个较新的研究课题。在查阅大量实验和数值模拟计算研究资料的基础上,本文结合项目要求设计出合适的喷嘴并进行加工,通过实验得到不同型号喷嘴在开放环境下的雾化场参数,作为后继横向流雾化数值模拟时喷嘴的模拟参数。设计并搭建横向流实验台,进行横向流中喷嘴喷雾特性实验,得到横向流速度、喷嘴喷射角度等参数对横向流雾化场的影响规律。建立喷嘴外流场连续相和离散相的控制方程,对①喷嘴在开放环境下和②横向流中喷雾的雾化情况进行数值模拟计算,并与实验数据进行对比分析,验证数值模拟的可靠性,利用数值模拟结果得到因实验条件和测量手段限制而无法获得的雾化场参数规律。最后,本文还在数值模拟的基础上,定义雾化均匀性参数,使雾滴空间分布均匀性能够进行量化表示,结合均匀性分析结果探讨燃烧室内喷嘴布置优化方案。

关键词：旋流式喷嘴横向流均匀性雾化场

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旋流式喷嘴在横向流中的雾化研究

旋流式喷嘴在横向流中的雾化研究

作者：吴志合上海交通大学

学位级别：硕士

旋流式喷嘴广泛应用于石油、环保、食品、化工及消防等行业。旋流式喷嘴的旋流器采用旋流芯结构使喷嘴具有结构紧凑、径向尺寸小的特点。本文根据理论推导和数值模拟设计加工了一种采用旋流芯结构的旋流式喷嘴,通过实验验证了设计喷嘴... 详细信息

旋流式喷嘴广泛应用于石油、环保、食品、化工及消防等行业。旋流式喷嘴的旋流器采用旋流芯结构使喷嘴具有结构紧凑、径向尺寸小的特点。本文根据理论推导和数值模拟设计加工了一种采用旋流芯结构的旋流式喷嘴,通过实验验证了设计喷嘴的雾化特性符合要求,并运用数值模拟方法研究所设计喷嘴在横向流场中的雾化情况及降温能力。研究中建立了横向流流道的物理模型和喷雾雾化的数学模型,结合研究内容确定数值模拟的边界条件和雾化模型,对旋流式喷嘴在横向流场中的雾化进行数值模拟。在不考虑液滴蒸发作用的情况下,通过数值模拟给出常温下不同横向流速度、喷嘴喷射方向和工作压力时的雾化场,并研究横向流速度、喷嘴喷射方向和工作压力对横向流雾化的影响。在常温横向流研究的基础上通过数值模拟得出高温横向流中的雾化场和流场,并分析雾化对高温横向流的冷却作用,研究得出横向流速度、喷嘴喷射方向和工作压力对高温横向流冷却的影响。根据研究需要制定横向流雾化实验方案,设计测量装置和相关实验台,为将来实验研究横向流速度、喷嘴喷射方向和工作压力对横向流雾化的影响做准备。

关键词：旋流式喷嘴横向流数值模拟雾化模型

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横向流中两相流体诱发的振动

化工设备与管道 2005年第5期42卷 11-17页

作者：谭蔚聂清德段振亚天津大学化工学院天津300072

从工程应用的角度介绍了管壳式换热器中两相流体诱发的振动这方面的研究成果。文中简要说明影响振动的主要参数,重点阐述了横向流时两相流体诱发振动的机理以及必要的计算公式。

关键词：管壳式换热器横向流两相流体诱发的振动流体诱发振动两相流体横向流管壳式换热器研究成果工程应用

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横向流引起核反应堆系统中圆柱型结构振动的研究现状

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力学与实践 1984年第4期 12-17页

作者：胡远坤西南反应堆工程研究设计院

(一)引言随着核动力工业的发展,流体流动(轴向流和横向流)引起反应堆系统中圆柱型结构(如核燃料棒、控制棒、工艺管和换热器管束)的振动问题,越来越引起人们的普遍关切和重视.核动力装置的运行经验表明,轴向流动问题虽然有待深入研究,... 详细信息

(一)引言随着核动力工业的发展,流体流动(轴向流和横向流)引起反应堆系统中圆柱型结构(如核燃料棒、控制棒、工艺管和换热器管束)的振动问题,越来越引起人们的普遍关切和重视.核动力装置的运行经验表明,轴向流动问题虽然有待深入研究,但迄今还没有报道过轴向流引起的结构破坏情况;然而,横向流比轴向流产生更有害的结构的振动,例如冷却剂在换热器的壳侧进口出口

关键词：流体弹性不稳定性换热器热交换器交换器临界流速流体动力喷流流体流动湍流能量涡动动能横向流旋涡脱落频率结构振动圆柱型

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横向流冲击下管束流致振动特性数值模拟研究

水泵技术 2024年

作者：张巍牛小平长沙水泵厂有限公司

管束结构广泛应用到工业输流系统中，其在横向流冲击下容易发生失稳现象，在长时间交变应力作用下容易发生疲劳断裂并造成工程事故。管束受流体冲击的振动行为受管束排布方式影响显著，对管束系统在横向流冲击作用下的振动行为与排布方... 详细信息

管束结构广泛应用到工业输流系统中，其在横向流冲击下容易发生失稳现象，在长时间交变应力作用下容易发生疲劳断裂并造成工程事故。管束受流体冲击的振动行为受管束排布方式影响显著，对管束系统在横向流冲击作用下的振动行为与排布方式之间的关系开展了LES模拟和试验研究。首先，建立管束在横向流作用下的数值模拟模型；其次，在验证其准确性的基础上，以管束中心单管为研究对象，开展流固耦合数值模拟计算，分别研究了四种排布方式（单管、线性排布、方形排布、错位排布下中心管的振幅及流场分布及动态响应），对比分析了临界流速、主频、无量纲振幅等性能指标随管束排布方式的影响规律。研究发现：方形排布管束的无量纲振幅最小，说明该种排布方式对中心管道的抑制作用最为明显，管束转置后其振幅减小，压强增大。管束无量纲振幅随节距比变化影响较为显著，随着节距比的增大，管束中心管的无量纲振幅明显增大，而对于转置前的管束，其振幅增加的更为明显。

关键词：管束流致振动横向流 LES

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横向流聚结除油器的改造与应用

工业用水与废水 2015年第6期46卷 42-45页

作者：韩国勇大庆油田有限责任公司第七采油厂黑龙江大庆163517

针对横向流聚结除油器在生产中出现的问题,对原横向流聚结除油器进行改造,该设备采用两级聚结板-分离板除油区和一级聚结原件除油区形成三级除油系统,改造后的横向流聚结除油器能够有效除油,节约了油田生产成本,处理后出水水质良好。

关键词：含油污水横向流聚结除油器浅池理论

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横向流引起热交换器管道失稳与振动的非线性动力学模型

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横向流引起热交换器管道失稳与振动的非线性动力学模型

横向流引起含松动支承细长圆柱体的失稳与非线性振动

中国力学学会学术大会'2009

作者：王琳倪樵华中科技大学力学系工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室

基于准稳定流体理论,考虑同轴方形阵列(in-linesquare array)中的某一柔性管道,建立管道振动的非线性运动方程。与以往的理论模型相比,计入了因管道横向运动产生的非线性轴力项。首先研究了不含松动支承的管道模型。当流速超过Hopf分岔... 详细信息

基于准稳定流体理论,考虑同轴方形阵列(in-linesquare array)中的某一柔性管道,建立管道振动的非线性运动方程。与以往的理论模型相比,计入了因管道横向运动产生的非线性轴力项。首先研究了不含松动支承的管道模型。当流速超过Hopf分岔的临界值(UH)后,管道的振动将以极限环形式出现;由于运动方程中引入了非线

关键词：热交换器管道横向流非线性动力学模型

来源： cnki会议评论

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横向流引起含松动支承细长圆柱体的失稳与非线性振动