长廊式调压室流态CFD分析与吸气漩涡消除措施研究《水力发电学报》2009年4期
长廊式调压室流态CFD分析及吸气旋涡消除措施研究
邓淞苡1 张剑2 程永光1 吴迪1
（1.武汉大学，水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉430072; 2.重庆江河工程咨询中心，重庆 400015）
摘要：立轴吸气旋涡是水电工程须避免出现的有害流态。本文应用最新的CFD技术，模拟了长廊式调压室内流态并研
究了一种有效抑制吸气旋涡的措施。文中首先介绍所选用的VOF带自由面流动模型和RNG k-ε湍流模型；然后选用堰
流、闸孔出流、明渠非恒定流和典型立轴吸气旋涡来验证CFD计算的可靠性和准确性；接着针对具体水电站尾水长廊
式调压室进行了细致的流态分析，弄清了不良流态的成因；进而提出消除吸气旋涡的“消涡墩”措施，并且通过两个
方案的对比分析验证了其良好的消涡效果。
关键词：CFD；调压室；流态；吸气旋涡
Flow Characteristics of Long Corridor-Shaped Surge Tank and
Elimination of the Air-Entraining Vertical Vortices:
CFD Simulation and Analysis
DENG Songyi1, ,ZHANG Jian2, CHENG Yongguang1, WU Di1
(1.State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science，Wuhan 430072;
2.Chongqing river engineering consultation center, Chongqing 400015)
Abstract: Air-entraining vertical vortex is harmful to hydropower projects and should be avoided. In this article, the latest CFD technique is applied to simulate the flow characteristics in long corridor-shaped surge tank and an effective approach to eliminate the vertical vortex in it is proposed. After introduction, the VOF model and RNG k-ε turbulence model used in the simulation are given, and then the reliability and accuracy of the method is verified by simulating weir flow, sluice gate flow, unsteady open channel flow and typical air-core vortex examples. Based on extensive analysis of the flow characteristics of a practical long corridor-shaped surge tank, the reasons of bad flow conditions are clarified. To eliminate the harmful air- entraining vertical vortices, a pier-based structure located around the throttled orifice is proposed. Two layouts are simulated and the effects are analyzed by comparison of the circulation values and flow field pictures. It is shown that this pier-based vortex elimination means is effective and the date in this paper is of referential value for practical project designs.
Key words: hydropower station, surge tank, air-entraining vertical vortex, flow field, computational fluid dynamics
0 前言
长廊式调压室在水电站工程中应用越来越广泛，如官地、龙滩、溪洛渡、构皮滩等水电站采用尾水长廊式调压室；泸定、黄金坪等水电站采用上游长廊式调压室。这种调压室的结构和布置特点是：多台机组共用一个调压室；调压室断面为矩形，长宽比很大；室内阻抗孔布置在上（下）游一侧；多室之间下部独立，上部连通。过渡过程中室内流动特点则表现为：室内水面上升和下降迅速、纵向振荡明显、水位差大、纵向和横向流动强烈；室内流态为明渠非恒定流，在高水位时上部连通出现堰流、在低水位时在阻抗孔位置形成明显的立轴旋涡（漏斗形旋涡，下文中“旋涡”特指立轴旋涡）。立轴旋涡一定条件下会发展成吸气旋涡，若不采取特别措施，将不能满足调压室设计规范所规定的2～3m的最小淹没水深的要求。尾水调压室内的吸气旋涡使尾水洞进气，可能危害尾水道结构；上游调压室内的吸气旋涡使高压管道进气，危害管道和机组。所以，研究这种吸气旋涡的消涡措施具有重要的工程实际意义。
立轴吸气旋涡研究是长廊式调压室流态研究的重点。目前已有一些针对立轴旋涡的理论、试验和数值模拟成果，其中数值模拟发展较快，但由于旋涡尺度较小，物理量梯度较大，模拟很困难，总体来说还处于起步阶段。李华[ 1 ] 采用k-ε紊流模型和VOF法，对底部孔口出流的立轴旋涡运动进行了数值模拟，结果表明：用VOF法能模拟立轴旋涡这种复杂的水流现象。赵永志[ 2 ] 用同样方法，对盆池涡的涡动全过程进了模拟，分析了盆池涡的涡动机理。陈云良[ 3 ] [ 4 ] 模拟了不同来流、不同型式进水口条件下的形态各异的立轴旋涡及多圈螺旋流现象。这些工作均针对典型体型，考虑的是恒定流动，而过渡过程中调压室内是非恒定流。目前还没有针对长廊式调压室的，过渡过程中的立轴吸气旋涡的数值模拟研究。
收稿日期:2007-
作者简介:邓淞苡(1985—)，男，硕士研究生。Email: Lvar01@https://www.wendangku.net/doc/1611894332.html,
2
本文从数值模拟入手，参考现有理论和试验成果，在充分验证VOF 模型可靠性的基础上，模拟分析了某尾水长廊式调压室流态，特别研究了立轴旋涡形态及其产生机理；提出了设置消涡墩的消除立轴吸气旋涡的措施，通过对比分析，证明了其良好的消涡效果。
1 数学模型
1.1 带自由面流动的VOF 模型
VOF 方法[ 5 ] 是一种跟踪两种或多种互不穿透流体间界面的方法。VOF 模型涉及到多相流理论，但它并没有采用复杂的多相流模型，而是引入简单的单流体模型来处理多相流问题。对于水气二相流而言，其基本思想是：定义函数a α和w α分别代表计算区域内空气和水占计算区域体积的相对比例。分三种情况：1w α=表示该单元完全被水充满；0w α=表示该单元完全被气充满；01w α<<表示该单元部分是水，部分是气，有自由面。
水和气的界面通过求解如下关于水的体积分数w α的连续方程进行跟踪：
0)
(=??+??j
j w w x u t αα (1) 水相和气相有共同的流速场和压力场，但湍流模型中的密度和分子粘性则按体积分数加权确定：
a w w w ραραρ)1(?+= (2)
a w w w μαμαμ)1(?+= (3)
这里w ρ和a ρ分别是水和空气的密度，w μ和a μ分别是水和空气的分子粘性系数。
1.2 RNG k-=湍流模型
文献[ 3 ] 的计算分析证明，RNG k-ε模型模拟立轴旋涡的效果较好，所以本文选用该模型。该湍流模型的系数通过重整群方法得到，考虑了平均流动中的旋转及旋流流动，能更好地模拟高应变率及流线强弯曲问题。模
型方程为[ 6 ]
：
()()i k eff k i j j k k ku G t x x x ρραμρε??
????+=+???????????
(4) k C G k C x x u x t k j eff j i i 221)()(ερεεμαρερεεεε?+???
?????????=??+??? (5) 其中t eff μμμ+=，()
0113
1/1C C εεηηηβη??=?
+，()
1/2
2ij ij
k
E E ηε
=?，12j i ij j
i u u E x x ????=+????????，0.0845C μ=， 1.39k εαα==，1 1.42C ε=，2 1.68C ε=，0 4.377η=，0.012β=。
2 模型验证
长廊式调压室内流动有堰流、孔口出流、明渠非恒定流、立轴旋涡等流动特点，为了保证本文模拟的可靠
性，特选择几种典型流态进行验证。 2.1三角堰、宽顶堰和闸孔出流模拟验证
对三角堰流、宽顶堰和闸孔出流进行了二维VOF 模拟，得到水头与流量（流量系数）的关系曲线，与文献[ 7 ] 中的经验公式相比较，最大相对误差是：三角堰流5%、宽顶堰2%、闸孔出流4%。 2.2明渠非恒定流
为了验证VOF 模拟涌波传播和反射的精度，选择文献[ 8 ] 中水电站尾水渠在机组甩负荷后的明渠非恒定流进行对比分析。图1是渠道中正负涌波往复传播、反射而产生的水位和流量周期性变化过程，其中Q u 为渠道上端流量，Q d 为下端流量、H u 为上端水头、H d 为下端水头。细线为文献[ 8 ] 的圣维南方程计算结果，粗线为本文二维VOF 模拟结果。可看出，波动周期、上端最高水位及下端最大流量与圣维南方程计算结果一致。由于VOF 模型的出口边界处理不能严格保证水深恒定，计算得到的下端流量在30s 到45s 时段内现小幅的波动。圣维南方程结果衰减很慢，本文二维VOF 计算衰减速度略快，更接近实际。 2.2立轴旋涡
对文献[ 4 ] 中模拟过的四侧进水、底部出水的矩形水箱内的立轴旋涡进行模拟。水箱高0.3m，长0.4m，宽
邓淞苡等:长廊式调压室流态CFD 分析及吸气旋涡消除措施研究
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0.4m；水箱入流断面高0.2m，宽0.10m；出水管直径4cm。入流断面采用速度边界条件，上表面和出水管出口设
为大气压力条件。图2是CFD 模拟的旋涡水面线（图中r m 为涡核半径，h 为吸气旋涡高度），与理论公式[ 4 ]
吻合较好。图2中的插图为通过吸气旋涡轴心的竖剖面上的水气交接线图，显示了水位在0.095m 时，旋涡明显吸气，漏斗底部伸入出水管中，由水面向下，气芯直径从3-4cm 逐渐变化至小于0.1cm，并接近出水口中心线z 轴。
以上算例充分验证了本文模拟的正确性，为后续计算积累了经验，提供了计算可靠性的保证。
Q /m 3
/s
H /m
T /s
2.0
3.0
4.0 r '=r /r m
z '=z /h
z
r 尾水隧洞
断面高程1197m
闸门井兼阻抗孔
A
B
对应3#机组
对应4#机组
调压室底部高程1195m
图 1 明渠上下端水位与流量变化过程 图 2 立轴旋涡水面线
图3 调压室体形
Fig.1 History of water level and discharge at up and down stream ends of the open channel
Fig.2 Water surface profile of air-core vertical vortex
Fig.3 Layout and computational geometry
of the surge tank
3 某尾水长廊式调压室流态分析
采用三维VOF 模型对某4×600MW 水电站的长廊式尾水调压室内流
态进行模拟。该水电站的引水发电系统布置采用“两机一室一洞”的尾
水布置方式，两个长廊式调压室上部连通，阻抗孔布置在上游侧尾水闸门槽部位，闸门槽是阻抗孔的一部分。单个调压室长97m、宽18m、高
76m，调压室底板高程1195.00m，两台机组正常运行时下游最低水位
1206.39m，初始室内水深30.32m。本文模拟与3#、4#机组对应的调压
室内的水流流态。 3.1 计算条件 1.数值模型：选用RNG k-ε湍流模型。
2.计算体形：包括调压室、尾水管延长段和一段尾水洞，如图3
所示。
3.计算工况：选用下游最低尾水位1206.39m、额定水头115.00m、
额定流量583.6m 3
/s 时，共一水力单元的3#和4#机组同时甩全部负荷工况。这是尾水调压室最低涌浪控制工况，也是旋涡最明显的工况。
4.网格划分：采用结构化六面体网格。为能比较准确地模拟阻抗孔立轴旋涡，对该处进行双层网格局部加密。其它部分网格也足够密，以减小离散误差。网格总数840615。
5.边界条件：尾水洞出口设为流速边界，给定由过渡过程计算得到的流速，如图4。由于导叶关闭很快，机组流量变化被叠加到尾水洞流量变化中，所以尾水管出口设为固壁边界。调压室上部设为大气压力边界，其余均设为固壁边界。 3.2 结果显示及分析
1.各时刻流态描述
该工况下调压室水位先下降又上升，然后周期波动，其中最重要的是第一个下降过程（半个周期）中的流动状态。水位在整体迅速下降过程中，形成明显的纵横向流动和各部位较大的水位差，特别是在两个阻抗孔左端的闸槽位置产生两个顺时针方向旋转的立轴旋涡。当尾水洞流量最大时，立轴旋涡最明显，其中左阻抗孔旋涡发展到最大强度并贯穿阻抗孔形成吸气旋涡，其后随着出流量逐渐减小而减弱并消失。
各个时刻调压室流态的观察记录见表1，它描述了不同时刻的水位波动和旋涡发生及变化情况。从表1可
050100150200250300
-3.0
-2.0-1.0
0.01.02.0
u /(m /s )
t /s
图 4 给定的尾水洞出口流速变化过程
Fig.4 Prescribed outlet velocity of the tail
water tunnel
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知：室内水位开始下降，出流流速由零逐渐增大，闸墩附近的回流发展为立轴旋涡，而且旋涡的强度随出流量的 增大而增加，当流速增至最大后的几秒内旋涡强度发展为最强；随后，室内水位继续下降，而出流流速开始减小，旋涡强度也逐渐减弱，当流速减为零时水位也降到最低，周围水体流向旋涡使旋涡破散。总规律是，旋涡强度最大时刻略滞后于出流速度最大时刻而不是室内水深最小时刻，室内水深最小时由于出流流速为0而旋涡消失。本
例t=21.5s 时旋涡强度最大，该时刻的平面、立面流态见图5和图6，对应的模型试验图片见图7。
通过数值计算得到的图8和图9为旋涡强度最大时刻及前后若干时刻的局部流场图，用以显示吸气旋涡的形成过程。t=21.50s 时左边阻抗孔的A 点位置出现了最为明显的吸气旋涡，漏斗最深，闸门槽处回流也最为强
烈，流态不平稳；t=21.50s 后吸气漏斗直径增大但深度减小；t=25.56s 后由于尾水洞流速降低而出流量减小，决定旋涡强度的速度环量减小，旋涡逐渐减弱并消失；t=29.82s 时由于阻抗孔口附近水位较调压室其它位置低，室两端水流向孔口补充，旋涡部位水位逐渐填平至稳定。
过渡过程试验中对应工况下流态的描述为：“机组甩
负荷后，在闸门井左侧门槽内出现顺时针方向旋转的小旋
涡，随即迅速加剧，在调压室水位接近最低时，旋涡完全贯穿闸门孔口，随后迅速消失。伴随吸气的声音，大量气泡进入尾水洞，随后气泡从中间圆形阻抗孔口中溢出。”旋涡强度最大时刻如图7，与本文模拟的立轴旋涡产生位置、旋转方向及强度关系是一致的。
2.立轴旋涡形成原因分析
立轴旋涡受淹没水深、出流流速、环量形成时间和强
度等多方面因素影响，它们组合达到一定条件才能生成立轴
旋涡。目前最通用的判据是Froude 数（Fr）是否大于某一临界值，但该临界值也受各种因素影响而没有统一数值。总的规律是：淹没水深越小、出流流速越大、初始环量越强则越易形成立轴旋涡或立轴旋涡强度越大。对于本文具体问题，闸门槽立轴旋涡的成因可以归结为：
(1)阻抗孔出流流速快速增大。如图4所示，机组甩负
荷后，阻抗孔出流流量在17.2s 内由0增至最大685.91m 3
/s,然后再逐渐降为0。在此过程中，出流Fr 相应增大，导致
立轴旋涡产生。旋涡最强烈时刻21.5s 基本对应于最大出流
时刻的事实说明出流流速是旋涡产生的主导因素。
表 1 各时刻流态特征说明
Table 1 description of flow character in different time
时间 /s 流场描述
流场特征 5.06 水流在调压室内由左端向两个闸门井流动。闸墩阻水，引起闸墩后绕流。 比较平顺 10.00 左端闸门槽A 处的流速随时间增大,最大流速 4.45m/s 比较平顺 15.00 A 点开始出现顺时针方向旋转的旋涡。
出现旋涡 20.00 右端闸门槽B 点开始出现旋涡，A 点的旋涡漏斗深度增加。
出现旋涡 21.50 A 点的旋涡漏斗达到最大深度如图6，图中左闸门井处最大流速达9.7m/s 水面迅速下降 25.56 A、B 两点的旋涡强度逐渐减弱，旋涡深度降低。最大流速减小到8.41m/s 水面下降速度减小 33.66 A 点处的旋涡分散，分别为A 1，A 2, 旋涡强度继续减小。B 点处旋涡基本消失。 部分旋涡消失 35.50 A 1处的旋涡基本消失，旋涡A 2沿闸门墩向左端移动。
旋涡移动 39.20
旋涡A 2消失，调压室内无其他的旋涡。A 位置出现由原位置向外的涌浪。
液面停止下降
图 5 高程 1197m 平剖面流态图(t =21.5s )
Fig.5 Flow pattern in the horizontal section at elevation 1197m
and t=21.5s
图 6 竖剖面流态图 (t =21.5s )
Fig.6 Flow pattern in a vertical section at t=21.5s
旋涡B
旋涡A 图 7试验中对应工况下的流态
Fig.7 Experiment flow pattern corresponding to Fig.10
A
B B A
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(2)淹没水深随阻抗孔出流而急剧减小。与出流相对应，在39.2s 内调压室内平均水深由30.32m 降至2.69m，而且阻抗孔部位水深最浅。闸门井淹没水深的减小使Fr 进一步增大，所以淹没水深减小加剧了立轴旋涡产生。在旋涡最强烈时，室内平均水深约6.0m，还不是平均水深最
小时刻。当室内水深降至最小
时，由于出流流速趋于零，旋涡逐渐消失。
(3)闸墩的特殊布置加速速度环量的形成。闸墩相对于室边壁凸起，纵向水流在闸墩侧向绕流形成初始环量。随出流的增大，绕流加速，环量增强，促进立轴旋涡产生，所以闸墩绕流也是引起立轴旋涡的重要原因。
(4)速度环量的形成有足
够的时间保证。速度环量是形
成立轴旋涡的先决条件，没有
速度环量就不可能形成立轴旋
涡。调压室内初始静止的水体
要形成速度环量，除了有适当的边界条件（如突出的闸墩）外，还要有一段环量加速的时间过程。阻抗孔出流时间39.2s 保证了环量由形成加速到足够大数值（见图14）。
1
17.0 /(m /s )
(a) 20s (b) 21.5s (c) 25.56s (d) 29.82s
图 8 局部平剖面图(高程z =1197m)
Fig.8 Local flow pattern in the horizontal section at elevation
z
=1197m
9.0 /(m /s )
(a) 20s
(b) 21.5s
(c) 25.56s
(d) 29.82s
图 9 1-1断面局部竖剖面图
Fig.9 Flow pattern in vertical section 1-1
A
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4 消涡措施及效果分析
4.1 设置消涡墩的考虑因素及墩型
1.考虑因素 上述讨论的四个立轴旋
涡成因中（2）和（3）较易通过简单措施加
以改进。在增大淹没水深受限制的情况下，本文从减小速度环量入手寻找消涡措施。不
对称流态和明显速度环量是旋涡产生的条件。工程中常用进水口上部倾斜法、浮体法、
防涡梁法等拟制环量形成以达到消涡目的
[ 9 ]
，本文则采用消涡墩将流入阻抗孔的水流分成若干股，使流态基本对称，防止水流在绕闸墩进入阻抗孔时形成过强的环量。
2.墩型 消涡墩的墩型及尺寸如图
10，在调压室内的两种布置方案如图11，墩间夹角及墩顶高程见表2。方案1的墩顶部设置了两道联系梁以增强结构稳定性，方案2则是各墩独立排列。方案1以
图11(a)上O 点为圆心布置，方案2以闸门槽中心为圆心布置。墩顶高程高出最低水位0.31m。
4.2 消涡效果分析 计算结果表明，方案1、2在0～39.2s 内均未出现吸气旋涡。由数值计算得到的图12、图13为旋涡强度最大时刻t=21.5s 左闸门槽处的流速矢量图，与图8、图9中该时刻流态对应。对比可知，在布置
消涡墩前，左闸门槽出现贯穿阻抗孔的吸气旋涡，而布置消涡墩后调压室内仅出现强度较小的纯水旋涡，且室内水流更均匀地流入闸门槽，绕闸墩的回流明显减弱。
消涡墩墩间夹角不同导致进口流态的差异。方案1中由于消涡墩墩间夹角较小，其间水流流速大、水位低、闸门井处入流不平稳并且水流紊动强烈，使旋涡消失较早并形成平底堰流；方案2中消涡墩与相邻闸墩夹角较大，绕流流速增加较方案1慢，旋涡产生和消失时间也比方案1滞后4至5s。
消涡墩对旋涡强度的影响可通过对比旋涡的速度环量来衡量。由数值计算得到的无消涡墩及两种消涡墩布置方案下速度环量随时间变化如图14。计算时取旋涡中心为圆心，半径为1.00m 的圆作为积分曲线，使得旋涡
O O 消涡墩闸门井
消涡
墩 (a) 方案1 (b) 方案2
图 10消涡墩尺寸(m) 图 11 消涡墩布置位置示意图 Fig.10 Dimensions of the vortex elimination pier (m) Fig.11 Two arrangements of the vortex elimination pier
表 2 消涡墩布置方案及相关参数 Table 2 Arrangements and parameter of the vortex elimination pier 布置方案数量消涡墩间夹角与闸墩夹角 顶部高程 布置半径 方案1 5个8° 4° 1195m 28m 方案2 4个23° 19° 1195m 8m 1 1
8.0 /(m /s )
6.0 /(m/s )
7.0 /(m /s )
8.0 /(m /s )
方案1 方案2
方案1
方案2
图 12 局部平面图对比 (z =1197m t =21.50s )
图 13 1-1断面局部立面图对比 (t =21.50s )
Fig.12 Comparison of flow patterns between arrangement 1 and 2 (Z =1197m, t =21.50s) Fig.13 Comparison of flow patterns between
arrangement 1 and 2 at vertical cross section 1-1
A
A
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包含在积分曲线内部,而消涡墩和闸门墩位于曲线外部。积分位置的高程为1196.5m，积分方向与水流旋转方向一致，计算的环量为正值。图14中速度环量随时间变化情况有如下描述：
三种情况下环量均随出流流速增大而加速，在20s～24s 左右达
到极值，然后随出流流速减小而减速，但环量极值大小和环量减速快慢差别较大。 未设消涡墩时，在0～8.0s 时段环量增加不快，应是闸门处过水
断面大流速低的缘故；8.0s～22.0s 时段环量快速增加，达到最大值
39.5m2/s；22.0s 以后，环量逐渐减小，到35.0s 时基本趋于0。
方案1在0～8.0s 时段，由于过水断面减小导致流速增大,故环量大于无消涡墩情况；但其后环量增加较平缓，20.0s 时达到最大值19.1m2/s，约为未加消涡墩时的1/2；之后环量快速减小，到t=27s
后基本为0，因为这时消涡墩部位变为侧向收缩的平底堰流。
方案2在0～9.0s 时段，环量大于无消涡墩的情况，小于方案1，
因为消涡墩布置密度不及方案1；环量在21.0s 时达到最大值24.3m2/s；其后环量下降较方案1慢。
两种消涡墩方案都起到了阻碍水流旋转、调整流态、降低旋涡环量、防止吸气旋涡形成的作用。其中布置方案1的消涡效果较好，其立墩个数和布置角度更为合理。
5 结论
本文在以典型流动充分验证VOF 模拟调压室流动可靠性的基础上，详细分析了长廊式调压室内以立轴旋涡为重要特征的流态，提出了消除吸气旋涡的消涡墩措施，并比较了两种方案的效果。本文结论是：
(1)VOF 模型能可靠地模拟调压室内流态以及立轴吸气旋涡，所以应是以后调压室流态优化的重要手段。 (2)长廊式调压室最突出的流态是纵向和横向流动，以及阻抗孔处明显的立轴旋涡。这是与这种调压室的长宽比大、阻抗孔布置在一侧、闸门墩向室内凸出有关。立轴旋涡比常规调压室强烈的原因是闸墩绕流易于形成较强速度环量。
(3)在影响长廊式调压室立轴旋涡的多个因素中，降低调压室底板高程以增大淹没深度，或增设消涡墩以减小环量是最现实的措施。
(4)只要合理布置消涡墩、优化墩数、布置角度等参数，能取得良好的消涡效果，保证在较小淹没深度下不出现吸气性立轴旋涡。 参
考
文
献：
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5
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152025
3035
40
Γ /(m 2
/s )
t /s
图 14 环量对比示意图 Fig.14 Histories of circulation
ga 10b空气泵说明书
ga 10b空气泵说明书 一.正确的充气过程： 1.确保所充气瓶的检验日期在规定的检验日期内，检查气瓶的外 观情况，无任何的损伤现象。检查气瓶阀，压力表。无任何的 损伤迹象。 2.检查空气压缩机的操作维护记录，确保压缩机得滤芯，润滑油 在允许的使用时间内，确保压缩机五任何故障，按制造商提供 的使用说明书正确使用压缩机。 3.气瓶第一次充气时，气瓶内无压力，不要一次充气到最高压力， 一般先充气致15Ma~17Ma，取下冷却10~15分钟后再充。这 点对于国内制造的空气压缩机尤其重要。 4.如使用防爆充气柜且充气柜带水槽的话，请尽量使用这种设备 且带冷却水，这种充气设备冷却效果最好，如使用此设备，充 气过程可一次完成。 5.充气过程中操作人员不得离开操作现场，要时常注意充气压 力，压力表和瓶阀的温度，特别是要注意不得“过压”充气。 6.如果使用的是国产的充气泵，要特别注意充气温度。充气温度 直接会影响到压力表，瓶阀。 7.严格按制造商的使用说明操作压缩机：对于每分钟100升的小 型压缩机，每隔15分钟一定要放水、排污一次，每充5瓶后 一定要让压缩机“休息”10分钟，以确保压缩机处于最佳的工
作状态并延长压缩机的使用寿命。按使用说明书的规定更换滤芯和润滑油。 8.气瓶和压缩机的连接只能用手工完成，不得使用工具强行操 作。 9.气瓶的打开和关闭不得使用太大的力矩，尤其要克服这样的心 理：好象气瓶里面的30Ma的压力，非得要用很大的力矩关瓶，关闭瓶阀时不需使用大力矩，只要将气瓶关紧即可。 10.在有良好通风的环境中使用压缩机，使用时避免汽车尾气，不 得在操作现场抽烟。 11.充气及使用压缩机要经过培训合格后的人才能进行此项工作。
漩涡形成原因
漩涡的产生 由 于地转偏向力[1]，物体在地球表面垂直于地球纬线运动时，由于地球自转线速度随纬度变化而变化，由于惯性，物体会相对地面有保持原来速度的运动方向的趋势，这就叫地转偏向力。在北半球，物体从南向北运动，地球自转线速度变小(赤道处线速度最大)，物体由于惯性保持线速度不变，于是就向东偏向，相对运动方向来说就是向右。从北向南运动时，地球自转线速度变大，于是就向西偏向，相对运动方向也是向右。所以在北半球物体运动时统一受到向右的地转偏向力。同理，物体在南半球运动时统一受到向左的地转偏向力。 现在再来看这个水流产生的漩涡.假如没有地转偏向力的话,那么水流将会沿着从中心出发的放射状线条流入.流入速度方向指向中心。例如在著名的赤道之国厄瓜多尔的赤道线上，用漏斗注水实验时，水流呈垂直下降而不形成漩涡。在北半球，流入速度方向偏右，所以流入的水流速度方向指向中心偏右位置，这就形成了逆时针的漩涡。同理在南半球形成顺时针漩涡。 科氏力，也称作“科里奥利力”。 地理学中又称为地转偏向力，是地球在转动中出现的惯性力之一。在地球北（南）半球上的物体沿经线运动时，受到向右（左）的科里奥利力的作用，使其物体运动方向不断向右（左）偏侈，这一现象称科氏力定律。由法国工程师和数学家科里奥利（G.G. Coriolis）首先确定。在北半球上由南向北的河流东岸冲刷较多，其科氏力p＝2ωmvsinj，式中j为纬度，ω为地球自转角速度，v为水流速度，m为水的质量。科氏力不仅是作用于河流中水体的主要作用力之一，也是作用于海洋，湖泊中水体的主要作用力之一，故对研究河床演变、洋流、湖流的形成都具有重要意义。 回答者：热心网友| 2007-8-14 15:13 是地球自转的原因，和地形无关，北半球逆时针旋转，南半球相反，赤道的区没有漩涡 由于某种原因引起水向下的流动，然后周围的水要向中心补充，由于地球自转的影响，运动的物体都受到一个向右的作用力，因此水就要走一条螺旋线向中心流动，这样水就旋转了起来。 旋涡是俗称,它是流体团的旋转运动,称涡旋。在自然界中，涡旋有时能明显地看到，例如大气中的龙卷风，桥墩后的旋涡区，划船时产生的旋涡等等。但在更多的情况下，人们不易察觉到涡旋的存在。例如，当物体在真实流体中运动时，在
定义湍流参数
FLUENT6.1全攻略 6 定压强跳跃、流动方向、环境总压和总温。 （9）出口通风条件：在出口处给定损失系数、流动方向、环境总压和总温。 （10）排气风扇条件：在假设出口处存在排气风扇的情况下，给定出口处的压强跳跃和静压。 8.2.2 定义湍流参数 在流场的入口、出口和远场边界上，用户需要定义流场的湍流参数。在FLUENT 中可以使用的湍流模型有很多种。在使用各种湍流模型时，哪些变量需要设定，哪些不需要设定以及如何给定这些变量的具体数值，都是经常困扰用户的问题。本小节只讨论在边界上设置均匀湍流参数的方法，湍流参数在边界上不是均匀分布的情况可以用型函数和UDF （用户自定义函数）来定义，具体方法请参见相关章节的叙述。 在大多数情况下，湍流是在入口后面一段距离经过转捩形成的，因此在边界上设置均匀湍流条件是一种可以接受的选择。特别是在不知道湍流参量的分布规律时，在边界上采用均匀湍流条件可以简化模型的设置。在设置边界条件时，首先应该定性地对流动进行分析，以便边界条件的设置不违背物理规律。违背物理规律的参数设置往往导致错误的计算结果，甚至使计算发散而无法进行下去。 在Turbulence Specification Method （湍流定义方法）下拉列表中，可以简单地用一个常数来定义湍流参数，即通过给定湍流强度、湍流粘度比、水力直径或湍流特征长在边界上的值来定义流场边界上的湍流。下面具体讨论这些湍流参数的含义，以保证在设置模型时不出现违背流动规律的错误设置： （1）湍流强度（Turbulence Intensity ） 湍流强度I 的定义如下： avg u w v u I 2 22'''++= （8－1） 上式中'u 、'v 和'w 是速度脉动量，avg u 是平均速度。 湍流强度小于1％时，可以认为湍流强度是比较低的，而在湍流强度大于10％时，则可以认为湍流强度是比较高的。在来流为层流时，湍流强度可以用绕流物体的几何特征粗略地估算出来。比如在模拟风洞试验的计算中，自由流的湍流强度可以用风洞的特征长度估计出来。在现代的低湍流度风洞中，自由流的湍流强度通常低于0.05%。 内流问题进口处的湍流强度取决于上游流动状态。如果上游是没有充分发展的未受扰流动，则进口处可以使用低湍流强度。如果上游是充分发展的湍流，则进口处湍流强度可以达到几个百分点。如果管道中的流动是充分发展的湍流，则湍流强度可以用公式（8－2）计算得到，这个公式是从管流经验公式得到的：
涡流发生器
随着对21世纪的飞行器提出的一系列新的要求，对21世纪的空气动力学也提出了新的挑战。 未来的军用飞机将更突出低可探测性、高机动性、超声速巡航和短距起降等要求，对民用飞机则突出经济性更好、乘坐更舒适、环保性更突出等要求，而传统的飞行器外形很难满足新的要求，必须开拓全新的气动外形和飞行方式，建立新的气动数据库。 在开拓新飞行器外形和飞行方式的同时，还必将发展出许多新颖的空气动力技术。例如通过主动流动控制技术，包括吸气、吹气、微振动、微涡流发生器、特定的表面粗糙度分布等，改善飞机的升阻特性和操稳特性，用智能材料和智能结构，让飞行器的主要气动面按飞行状态自适应地改变外形，使飞行器在不同的飞行状态都处于最佳外形，从而产生最佳的气动性能等。 本刊从这期起开启"空气动力之窗"栏目，将陆续刊登围绕21世纪空气动力学新概念和新技术的系列文章，欢迎大家投稿。 飞机在其飞行包线范围内，如果机体表面出现不利的气流分离，将带来许多不良后果，例如增加阻力、降低升力、导致提前失速和不对称失速等。此外襟翼偏转后，襟翼表面上的气流过早分离会导致失速迎角减小，最大升力系数降低；操纵面上的气流分离可能导致操纵面效能降低、操纵杆振动；平尾上的气流分离可能导致飞机危险地自动上仰。涡流发生器的主要作用就是用来有效地阻止以上各种气流的过早分离。 工作机理 涡流发生器实际上是以某一安装角垂直地安装在机体表面上的小展弦比小机翼，所以它在迎面气流中和常规机翼一样能产生翼尖涡，但是由于其展弦比小，因此翼尖涡的强度相对较强。这种高能量的翼尖涡与其下游的低能量边界层流动混合后，就把能量传递给了边界层，使处于逆压梯度中的边界层流场获得附加能量后能够继续贴附在机体表面而不致分离。这就是涡流发生器的基本工作原理。 早在上世纪60 年代，一些空气动力学研究人员对涡流发生器控制平板湍流边界层的流动机理进行了研究，同时通过对涡流发生器流动的湍流结构、流向涡发展的研究，提出了涡流发生器控制边界层，特别是控制湍流边界层分离的基本原理就是在于向边界层内注入新的涡流能量。 接着空气动力学研究人员对控制翼型和机翼湍流边界层分离的涡流发生器原理做了大量的试验研究工作，包括对涡流发生器的形状、几何参数及安装位置等，并针对其高度与当地边界层厚度相同的早期涡流发生器在非设计状态（即边界层不出现分离）的情况下，产生附加的型阻和涡阻的问题，提出了亚边界层涡流发生器和微型涡流发生器的概念。 这类微型涡流发生器的高度相对当地边界层厚度都较小，甚至仅为当地边界层厚度的1/10，它可增加边界层底层的流场能量，能阻止大的逆压梯度形成并延缓边界层分离，而且在非设计状态又不产生大的附加阻力。 研究表明，该类微型涡流发生器可使升阻比提高一倍以上，从而打开了将微型涡流发生器应用在飞机增升装置上的希望之门。 对襟翼边界层的控制 在飞机设计中，机翼增升一直是关键问题。通常采用由多个翼段构成的增升装置，流动分离情况因其几何外形和飞行条件而变得很复杂，要实时、准确地预测和控制几乎是不可能的。同时，多段增升装置的机械结构复杂，使用可靠性降低、维护费用高。因此，现代飞机设计倾向于采用结构简单的增升装置，发展趋势是把后缘的二段或三段襟翼改为单襟翼。为了保持高升力系数，简单结构增升系统的每一部分都要加大负载，这将导致气流分离，特别是在襟翼表面上的过早分离。 增升装置的流场易于分离，且分离形态复杂，有时甚至在小迎角时也会出现分离，这不
小型水电站设计2×15MW的水力发电机组
; 小型水电站设计2×15MW的水力发电机组
目录 一选题背景 (3) 原始资料 (3) 设计任务 (3) 二电气主接线设计 (3) 对原始资料的分析计算 (3) 电气主接线设计依据 (4) 主接线设计的一般步骤 (4) 技术经济比较 (4) 发电机电侧电压（主）接线方案 (4) 主接线方案拟定 (4) 三变压器的选择 (7) 3. 1主变压器的选择 (7) 相数的选择 (7) 绕组数量和连接方式的选择 (7) 厂用变压器的选择 (8) 四．短路电流的计算 (9) 电路简化图8： (9) 计算各元件的标么值 (10) 短路电流计算 (11) d1点短路电流计算 (11) d2点短路 (13) 五电气设备选择及校验 (15) 电气设备选择的一般规定 (15) 按正常工作条件选择 (15) 按短路条件校验 (16) 导体、电缆的选择和校验 (16) 断路器和隔离开关的选择和校验 (17) 限流电抗器的选择和校验 (17)
电流、电压互感器的选择和校验 (18) 避雷器的选择和校验 (18) 避雷器的选择 (18) 本水电站接地网的布置 (19) 六.设计体会 (19) 附录 (20) 参考文献 (22)
一选题背景 原始资料 （1）、待设计发电厂为水力发电厂；发电厂一次设计并建成，计划安装2×15MW的水力发电机组，利用小时数4000小时／年； （2）、待设计发电厂接入系统电压等级为110kV，距系统110kV发电厂45km；出线回路数为4回； （3）、电力系统的总装机容量为600MVA、归算后的电抗标幺值为，基准容量Sj＝100MVA; （4）、低压负荷：厂用负荷（厂用电率）%； （5）、高压负荷：110kV电压级，出线4回, Ⅲ级负荷，最大输送容量60MW，cosφ＝； （6）、环境条件：海拔＜1000m；本地区污秽等级2级；地震裂度＜7级；最高气温36℃；最低温度－℃；年平均温度18℃；最热月平均地下温度20℃；年平均雷电日T＝56日／年；其他条件不限。 设计任务 （1）、根据对原始资料的分析和本变电所的性质及其在电力系统中的地位，拟定本水电站的电气主接线方案。经过技术经济比较，确定推荐方案。 （2）、选择变压器台数、容量及型式。 （3）、进行短路电流计算。 （4）、导体和电气主设备（各电压等级断路器、隔离开关、母线、电流互感器、电压互感器、电抗器（如有必要则选）、避雷器）的选择和校验。 （5）、厂用电接线设计。 （6）、绘制电气主接线图。 二电气主接线设计 对原始资料的分析计算 为使发电厂的变压器主接线的选择准确，我们原始资料对分析计算如下； 根据原始资料中的最大有功及功率因数，算出最大无功，可得出以下数据
CA型静音无油空气泵使用说明书模板
感谢您选用武汉科林普丰仪器有限公司生产的气源产品! 本公司客户服务电话, CA—1型 静音无油空气泵 使 用 说 明 书 武汉科林普丰仪器有限公司
一、概述: CA-1型静音无油空气泵采用全封闭式压缩机为动力, 将自然空气经过三级净化, 除去空气中的水份、油污和杂质, 经稳压装置输出稳定、洁净的空气。 CA-1型静音无油空气泵具有输出压力稳定、噪音低、净化能力强的特点, 是替代高压空气钢瓶的理想空气源。该产品不但能够满足各种型号国产和进口色谱仪及各类分析实验室的使用, 而且也能够做为高纯氮气发生器的空气源。 二、仪器特点: 1．替代高压钢瓶, 使实验室仪器化。 2．体积小, 重量轻, 结构合理, 操作简单, 使用方便。 3．振动小, 噪音低, 输出压力稳定, 气压波动不大于± 0.003MPa 4．安全可靠,配有过压,过流二级保护装置。 5．使用寿命长, 可连续使用也可间断使用, 性能稳定, 流量、纯度不衰减。 三、主要技术参数: 1．空气纯度: 无油3级 2．输出流量: 0-1000ml/min 3．输出压力: 0-0.4MPa( 压力可调) 4．工作条件: 电源电压: 220V±10%, 50Hz±5% 环境温度: 10-43℃
相对湿度: ≤85% 环境无大量粉尘污染及腐蚀性气体 5．工作噪声: <40分贝 6．仪器功率: ≤100W 7．安全阀开启压力: 0.82±0.01MPa 8．外型尺寸: 445(L)×230(W) ×340(H) (单位:mm) 9．仪器质量: 约15Kg 四、仪器使用前的准备工作: 1．开箱检查 ( 1) 开箱后按装箱单清点验收。 ( 2) 检验仪器外观, 是否因运输造成损坏。 ( 3) 若发现异常现象, 请速与我公司联系, 以便及时解决。 2．开机前的准备工作 (1) 仪器应平稳放置, 电源开关呈”OFF”状态 (2) 使用前检查电路接线是否正确, 应有可靠地线。 (3) 将仪器后面红色进气管上的封口段剪去, 将进气管插入干燥管上的快速接头。插好电源插头, 接通电源开关, 观察仪器是否起动( 手扶仪器有振动感为起动) , 观察有无异常噪音, 有异常噪音请勿操作, 与我公司联系解决。空气泵起动约4－5分钟后, 进入压力控制范围, 此时压力表指示在出厂设定的0.4Mpa左右( 此压力能够经过面板上的稳压阀来调节) 。 (5) 关闭电源开关, 拧下”空气出口”压帽, 然后将”空气出口”与
防溺水安全知识大全
防溺水安全知识大全 防溺水安全知识大全 为认真贯彻执行教育局做好预防学生溺水事故的紧急通知，进一步增强我校学生的安全意识，避免溺水事故的发生，学校决定通过家校互动平台开展预防溺水安全宣传教育，编辑《防溺水安全知识》供我校学生及家长参考使用，以便切实增强学生的安全意识，提高自我救护能力。 一、游泳、嬉水要注意什么 在亲近河流之前一定要预先得到家人的同意，同时要结伴以便互相照顾。 1．设有［禁止游泳或水深危险］等警告标语之水域处，千万不可下水嬉水。 2．切勿到不明地形的水域、河流、水塘、小坑等游泳、嬉水，以免发生危险。 3．身心情况欠佳时，如疲倦、饱食、饥饿、生病、情绪不好以及酗酒后均不宜嬉水。 4．不明河流地形或水深处均不宜下水。
5．潜水技术欠佳者，不可贸然潜入深水，以免生命危险。 6．从事任何水上活动时，均应穿上救生衣，以保安全。 7．不穿着牛仔裤或长裤下水。 8．如果看见有人溺水，要大声呼救，无熟练救生技术者，不要妄自赴救。 9．河流出现暗流漩涡。如果不明水底状况，贸然下水或无视偌大水域隐藏的种种危险，恣意弄潮嬉水，很可能要付出极大的代价。 二、什么情况下不宜游泳 游泳是磨练人的意志、锻炼身体的良好方法，但也要做到16忌，遇有下列情况不宜游泳。 1．忌饭前饭后游泳 空腹游泳会影响食欲和消化功能，也会在游泳中发生头昏乏力等意外情况，饱腹游泳亦会影响消化功能，还会产生胃痉挛，甚至呕吐、腹痛现象。 2．忌剧烈运动后游泳
剧烈运动后马上游泳，会使心脏加重负担，体温的急剧下降，会使抵抗力减弱，引起感冒、咽喉炎等。 3．忌月经期游泳 月经期间游泳，病菌易进入子宫、输卵管等处，引起感染，导致月经不调、经量过多、经期延长。 4．忌在不熟悉的水域游泳 在天然水域游泳时，切忌贸然下水，凡水域周围和水下情况复杂的都不宜下水游泳，以免发生意外。 5．忌长时间曝晒游泳 长时间曝晒会产生晒斑，或引起急剧皮炎，亦称日光灼伤，上岸后最好用伞遮阳，或到有树阴的地方休息，或用浴巾在身上保护皮肤，或在身体裸露处涂防晒霜。 6．忌不做准备活动即游泳 水温通常总比体温低，因此，下水前必须做准备活动，否则易导致身体不适感。
FLUENT中湍流参数的定义
FLUENT 中湍流参数的定义 2011-07-28 10:46:03| 分类：默认分类|举报|字号订阅 流场的入口、出口和远场边界上，用户需要定义流场的湍流参数。在FLUENT 中可以使用的湍流模型有很多种。在使用各种湍流模型时，哪些变量需要设定，哪些不需要设定以及如何给定这些变量的具体数值，都是经常困扰用户的问题。本小节只讨论在边界上设置均匀湍流参数的方法，湍流参数在边界上不是均匀分布的情况可以用型函数和UDF（用户自定义函数）来定义，具体方法请参见相关章节的叙述。 在大多数情况下，湍流是在入口后面一段距离经过转捩形成的，因此在边界上设置均匀湍流条件是一种可以接受的选择。特别是在不知道湍流参量的分布规律时，在边界上采用均匀湍流条件可以简化模型的设置。在设置边界条件时，首先应该定性地对流动进行分析，以便边界条件的设置不违背物理规律。违背物理规律的参数设置往往导致错误的计算结果，甚至使计算发散而无法进行下去。 在Turbulence Specification Method （湍流定义方法）下拉列表中，可以简单地用一个常数来定义湍流参数，即通过给定湍流强度、湍流粘度比、水力直径或湍流特征长在边界上的值来定义流场边界上的湍流。下面具体讨论这些湍流参数的含义，以保证在设置模型时不出现违背流动规律的错误设置： （1）湍流强度（Turbulence Intensity）
湍流强度I的定义为： I=Sqrt(u’*u’+v’*v’+w’*w’)/u_avg (8-1) 上式中u',v' 和w' 是速度脉动量，u_avg是平均速度。 湍流强度小于1％时，可以认为湍流强度是比较低的，而在湍流强度大于10％时，则可以认为湍流强度是比较高的。在来流为层流时，湍流强度可以用绕流物体的几何特征粗略地估算出来。比如在模拟风洞试验的计算中，自由流的湍流强度可以用风洞的特征长度估计出来。在现代的低湍流度风洞中，自由流的湍流强度通常低于0.05%。 内流问题进口处的湍流强度取决于上游流动状态。如果上游是没有充分发展的未受扰流动，则进口处可以使用低湍流强度。如果上游是充分发展的湍流，则进口处湍流强度可以达到几个百分点。如果管道中的流动是充分发展的湍流，则湍流强度可以用公式(8-2)计算得到，这个公式是从管流经验公式得到的： I=u’/u_avg=0.16*Re_DH^-0.125 (8-2) 其中Re_DH是Hydraulic Diameter（水力直径）的意思，即式(8-2)中的雷诺数是以水力直径为特征长度求出的。 （2）湍流的长度尺度与水力直径 湍流能量主要集中在大涡结构中，而湍流长度尺度l则是与大涡结构相关的物理量。在充分发展的管流中，因为漩涡尺度不可能大于管道直径，所以l 是受到管道尺寸制约的几何量。湍流长度尺度l 与管道物理尺寸L 关系可以表示为： l = 0.07L (8-3)
VEX气缸(气泵)套装使用说明书
VEX气缸套装使用说明书 一、VEX气缸套装介绍 VEX气缸套装是有既精密又安全可靠的气动零部件组成，为学习气动和工程技术课程提供了精致价优的教材平台。 VEX气缸套装具有运动速度高并且速度可以在较大范围内调整、过载时可自动保护、不受环境（如湿度、灰尘、磁场等）的影响、安全性高、安装简单等特点，所以在机器人教学或活动时可得到广泛的应用。 二、VEX气缸套装的零部件组成 名称或功能 描述 Kit 1Kit 1A Kit 2 Kit 2A 换向阀驱动器 连接到控制器上，以驱动换向阀 2 1 2 1 进气接头 给储气罐充气，外接直径 4mm 气管 1 1 储气罐 1-1/2" X 4", w 1/8"NPT & M5 port 1 1 开关 1 调压阀 微型调压阀 w/ 4mm 1 1 T型接头 1 1 1 1 双向气缸 气动前进/后退 2 1 换向阀 2位5通, 5VDC驱动 2 1 单向气缸 气动前进/弹簧弹力后退 2 1 换向阀 2位3通, 5VDC驱动 2 1 流量计 M5流量计外接直径4mm气管 2 1 阀接头 直径 4mm 气管 x M3 螺纹 4 2 6 3
储气罐接头 1/8 X 4mm储气罐公接头 2 2 气缸接头 M5气缸公接头 2 1 2 1 气管 直径4mm X长度 1696mm 1 1 1 1 储气罐插头 5/32" 插头 1 1 气缸配件 气缸配件 2 1 2 1 气缸螺母 用于气缸配件上的螺母 2 1 气缸活塞杆 2 1 2 1 三、VEX气缸套装的安装 1、VEX气缸套装----KIT 1 VEX气缸套装KIT 1，可以按照以下的装配图进行组装。 2、VEX气缸套装----KIT 2 VEX气缸套装KIT 2，可以按照以下的装配图进行组装。
LNG参考重点讲解
LNG参考重点 题型：简答题（约12个） 画图题（约6个） 二大班 简答部分： 1.LNG的特性有哪些？有哪些杂质？ 1经济高效 ① LNG储存成本仅为气态天然气的1/7～1/6，与输气管道比较输送相同体积的天然气，LNG 输送管的直径要小得多； ②LNG泵站的费用、能耗要低于压缩机站的费用； ③LNG气化潜热高，所携带的冷量可以部分回收利用。 2.清洁环保 LNG作为汽车燃料，比汽油、柴油的综合排放量小85%左右，其中CO排放减少97%，CO2减少90%，HC减少70～80%，NOx减少30～40%，微粒排放减少40%，噪音减少40%，而且无铅、苯等致癌物质。 3.灵活方便 LNG通过专门槽车或轮船可以将大量的LNG运输到管道难以到达的任何用户。 4.安全可靠 LNG的燃点比汽油高230℃，比柴油更高；LNG爆炸极限比汽油高2.5～4.7倍。 LNG的安全特性 燃烧特性 燃烧范围：5%-15%，即体积分数低于5%和高于15%都不会燃烧； 自燃温度：可燃气体与空气混合物，在没有火源的情况下，达到某一温度后，能够自动点燃着火的最低温度称为自燃温度。甲烷性质比较稳定，在大气压力条件下，纯甲烷的平均自燃温度为650°C。以甲烷为主要成分的天然气自燃温度较高，LNG的自燃温度随着组份的变化而变化。 燃烧速度：是火焰在空气-燃气的混合物中的传递速度。天然气的燃烧速度较低，其最高燃烧速度只有0.3m/s。 低温特性 隔热保冷：LNG系统的保冷隔热材料应满足导热系数低，密度低，吸湿率和吸水率小，抗冻性强，并在低温下不开裂，耐火性好，无气味，不易霉烂，对人体无害，机械强度高，经久耐用，价格低廉，方便施工等 蒸发特性：LNG作为沸腾液体储存在绝热储罐中，外界任何传入的热量都会引起一定量液体蒸发成气体，这就是蒸发气BOG(Boil Off Gas)。标准状况下蒸发气密度是空气60%。当LNG压力降到沸点压力以下时，将有一定量的液体蒸发成为气体，同时液体温度也随之降低到其在该压力下的沸点，这就是LNG闪蒸。由于压力/温度变化引起的LNG蒸发产生的蒸发气处理是液化天然气储存运输中经常遇到的问题。 泄露特性：LNG泄漏到地面，起初迅速蒸发，当热量平衡后便降到某一固定的蒸发速度。当LNG泄漏到水中会产生强烈的对流传热，在一定的面积内蒸发速度保持不变，随着LNG 流动泄漏面积逐渐增大，直到气体蒸发量等于漏出液体所能产生的气体量为止。泄漏的LNG 以喷射形式进入大气，同时进行膨胀和蒸发，与空气进行剧烈的混合。 储存特性：
fluent湍流设置
湍流边界条件设置 在流场的入口、出口和远场边界上，用户需要定义流场的湍流参数。在FLUENT 中可以使用的湍流模型有很多种。在使用各种湍流模型时，哪些变量需要设定，哪些不需要设定以及如何给定这些变量的具体数值，都是经常困扰用户的问题。本小节只讨论在边界上设置均匀湍流参数的方法，湍流参数在边界上不是均匀分布的情况可以用型函数和UDF（用户自定义函数）来定义，具体方法请参见相关章节的叙述。 在 大多数情况下，湍流是在入口后面一段距离经过转捩形成的，因此在边界上设置均匀湍流条件是一种可以接受的选择。特别是在不知道湍流参量的分布规律时，在边 界上采用均匀湍流条件可以简化模型的设置。在设置边界条件时，首先应该定性地对流动进行分析，以便边界条件的设置不违背物理规律。违背物理规律的参数设置 往往导致错误的计算结果，甚至使计算发散而无法进行下去。 在Turbulence Specification Method （湍流定义方法）下拉列表中，可以简单地用一个常数来定义湍流参数，即通过给定湍流强度、湍流粘度比、水力直径或湍流特征长在边界上的值来定义流场边界上的湍流。下面具体讨论这些湍流参数的含义，以保证在设置模型时不出现违背流动规律的错误设置： （1）湍流强度（Turbulence Intensity） 湍流强度I的定义为：I=Sqrt(u’*u’+v’*v’+w’*w’)/u_avg(8-1) 上式中u',v' 和w' 是速度脉动量，u_avg是平均速度。 湍流强度小于1％时，可以认为湍流强度是比较低的，而在湍流强度大于10％时，则可以认为湍流强度是比较高的。在来流为层流时，湍流强度可以用绕流物体的几何特征粗略地估算出来。比如在模拟风洞试验的计算中，自由流的湍流强度可以用风洞的特征长度估计出来。在现代的低湍流度风洞中，自由流的湍流强度通常低于0.05%。 内流问题进口处的湍流强度取决于上游流动状态。如果上游是没有充分发展的未受扰流动，则进口处可以使用低湍流强度。如果上游是充分发展的湍流，则进口处湍流强度可以达到几个百分点。如果管道中的流动是充分发展的湍流，则湍流强度可以用公式(8-2)计算得到，这个公式是从管流经验公式得到的： I=u’/u_avg=0.16*Re_DH^-0.125 (8-2) 其中Re_DH是Hydraulic Diameter（水力直径）的意思，即式(8-2)中的雷诺数是以水力直径为特征长度求出的。 （2）湍流的长度尺度与水力直径 湍流能量主要集中在大涡结构中，而湍流长度尺度l则是与大涡结构相关的物理量。在充分发展的管流中，因为漩涡尺度不可能大于管道直径，所以l 是受到管道尺寸制约的几何量。湍流长度尺度l 与管道物理尺寸L关系可以表示为： l = 0.07L (8-3) 式中的比例因子0.07 是充分发展管流中混合长的最大值，而L则是管道直径。在管道截面不是圆形时，L可以取为管道的水力直径。 湍 流的特征长取决于对湍流发展具有决定性影响的几何尺度。在上面的讨论中，管道直径是决定湍流发展过程的唯一长度量。如果在流动中还存在其他对流动影响更大 的物体，比如在管道中存在一个障碍物，而障碍物对湍流的发生和发展过程起着重要的干扰
涡流发生器在流体机械流动控制中应用研究进展
涡流发生器在流体机械流动控制中应用研究进展 隨着科技的发展，机械设备在人们的日常生活中运用得越来越多。其中流体机械的运用也较多，流体机械运行中能够很好地被控制主要依靠的是涡流发生器。文章对涡流发生器在实验测量和数值计算两方面加以研究分析，从而明确涡流发生器的发展方向。 标签：涡流发生器；流动控制；应用研究 1 概述 社会不断进步和发展使得更多的机械化设备在人们的日常生活中被运用，机械设备的类型很多，其中一种就是流体机械。流体机械不同于其他机械特点的主要是流动力，这个流动力如果掌握得不好就会发生危险，也就是叶轮和扩压器内流动分离发生失速。因此，人们逐渐关注对流体机械内流动原理的研究和分析，流体机械流动分离控制技术主要依靠的是涡流发生器，通过分析涡流发生器的控制机理，改善目前流体机械应用的发展前景。 2 涡流发生器在流体机械流动控制的研究分析 涡流发生器的参数主要包括：安装位置、射流管、管径和流动方向形成的倾斜角、主流速度和射流速度之间的比值，如果布置的点较多时，涡流发生器的个数和间隔都是需要被考虑进去的。 简单来说，要想流动的控制效果能够达到一个最佳值，每个参数都应该有一个最佳的范围，如果参数超出了该范围，控制效果会大大削弱。以前向倾斜角为例，如果倾斜的角度超出了范围，射流产生的涡旋会快速穿过边界层，无法产生固定的控制效果，所以目前研究人员的工作重心应该是选择合理的参数，达到最佳的流动控制效果。主流和喷孔中发出的射流在互相作用的情况下产生了离散的纵向涡，这种涡结构有着高动量，注进分离区时会对周围的流体产生诱导作用，边界层的外高能流体进入边界层内部，然后和其内部的低能流体交换能量。与此同时，射流产生的诱导涡会造成边界层内流体的能量分布发生改变。过程中，流动向下游发展，涡开始缓慢耗散，涡量不断变小，有效的范围逐步扩大，这样一定程度抑制或者延缓了流动分离情况的出现。 早在1952年沃利斯就已经提出了涡生成技术，它是被动地控制法引进的，提出的主要目的是推迟湍流边界层激波的分离。沃利斯还指明如果流动方向和壁面实现了倾斜角的喷射管被合理利用之后，会产生离散型的纵向涡，可以有效控制边界层的分离和流动失速的情况。最近几遍，计算机、控制和测试技术都在不断地完善，发展势头非常迅猛，在实验和数值模拟这块，涡流发生器在流动的控制机理和应用的潜力也有着明显的增强的趋势。 为了证明理论的正确性，在1990年约翰斯顿和尼西做了低速气流的实验，
水电站水轮发电机组的常见故障与维护研究
水电站水轮发电机组的常见故障与维护研究 伴随着社会的不断进步和提高，机械行业也迎来了自己的发展空间。水电站造福了社会，为人民提供生命之源。它已经摆脱了原来落后的工作模式，进而采取了水轮发电机组的方式。但是在水电站利用水轮发电机组也存在一定的问题。所以本文重点分析水电站水轮发电机组的常见故障与维护措施，进而找到行之有效的维护方式。 标签：水电站; 水轮发电机组; 常见故障; 维护分析 引言 作为水力发电的重要内容，水电站在实际运行过程中具有非常关键的作用。科学优化水电站的整体运行质量，全面优化水电站的运行安全，不仅关系着我国水力发电事业的健康持续发展，也关系着我国电能资源的节约与优化。水电站电力生产水平直接受到水电站发电机组运行能力的影响，在实际发电过程中，发电机组若出现故障或者隐患，势必影响水电站的整体运行成效，同时，也会在某种程度上造成发电机组损毁。因此，在发电机组的运行过程中，应该落实科学的运行方式，全面加强维护管理，综合性提升发电机组的整体运行安全，确保水电站平稳高效运行。 1 水电站水轮发电机组的结构与工作原理 水轮发电机组的主要组成部分就是定子、转子与励磁装置，定子主要有隔震系统、机座、铁芯，转子则主要包含了主轴、轮臂、轮毂、风扇、磁极、制动阀板等部件。水轮发电机组中的导水机构在关闭的过程中需要一定的时间，为了避免在关闭的过程中所造成的电网解列时的转速上升过快、过高的情况，就需要给水轮发电机的转子以更大的转动惯量。这是造成当前转子质量过重的主要原因。发电机同步运行的过程中，水轮发电机组内的励磁绕组会通过直流电流，直接形成正常运行的磁场，此时就需要借助励磁电源、励磁调节器、励磁绕组以及其他的组成设备才能获取给直流电流，如果直接给发电机提供励磁绕组与励磁电源，会使得水轮发电机组的定子与转子结构部分存在一定的气隙，而该气隙也会导致出现旋转磁场，这就称之为水轮发电机组的主磁场。经过分析发现，该磁场的变化呈现出正弦变化规律，在水轮发电机组主磁场与定子绕组实现切割时，定子绕组会伴随着时间的变化而产生正弦交流电动势，这样就能够达到发电的目的，这也是水轮发电机的工作原理。 2水电站水轮发电机组的常见故障 2.1水轮发电机组的温度太高。 水轮发电机组是通过电使得发电机运转起来的，水轮发电机组在转动的过程中因为机器之间的摩擦，会有热量的产生。而这些热量如果得到有效的处理，那
旋涡及防涡措施
进口旋涡及防涡、减涡措施综述 作者：黄贤荣单位：江西省水利规划设计院（现在河海大学读研）一、前言 在水工隧洞进口和抽水蓄能电站进（出）水口、水电站引水管道等入流进口，时常出现吸气漏斗旋涡。本文就进口旋涡的危害性、产生机理、影响因素及防治措施展开讨论，提供了工程切实可行的防涡方法，并列举工程实例供防涡梁设计参考。 二、旋涡的危害性 强烈的旋涡将对工程造成相当大的危害，会严重降低进流量，引起机组或结构振动，降低机组效率，卷吸漂浮物并堵塞或损坏拦污栅等，现分述如下： 1、降低泄流能力 由于气芯的存在，过流断面减小，从而过流能力降低。另外，由于存在切向运动水流，从而增加了水头损失，共同作用的结果则导致泄流能力减小。 2、形成气囊，影响洞内水流稳定 由于气囊的存在，气囊到洞口处破碎，导致有压流与无压流交替出现，因而洞内水流及出流呈现极不稳定的阵发状态。 3、增大洞身脉动压力 有资料显示，相同流量时的同一测点，在有旋涡时的脉动压力可增大2倍以上，有旋涡时水流对洞身衬砌材料的破坏不容忽视。 4、吸入水面漂浮物 水面漂浮物均可能被吸入洞口，造成洞口堵塞或损坏拦污栅等，也可能对过往船只及人员造成威胁。 三、旋涡的产生 1、旋涡产生吸气现象的原因 r，边上的旋涡的流速分布如图2，旋涡中心部分(有涡流动部分)的半径为 0 u，速度环量为R。接近旋涡中心部分，流速按双曲线规律增加而压强降流速为 低，见图3。可见旋涡中心部分的压强变化，是按抛物线规律分布的，压强随着向心面下降。说明旋涡吮吸物体的性质，以及水在旋涡处水面呈漏斗状降低的现
象。旋涡较大，即0u 较大，旋涡中心点的压强2/20 0u p p c ρ-=较小，当小到低于大气压时，旋涡将产生吸气现象。 2、旋涡的影响因素 进水口的旋涡有两种，即立轴旋涡和横轴旋涡，立轴旋涡更容易造成进气。普遍认为，旋涡运动的影响因素主要有行近水流的速度环量、进水口的淹没水深、进水口的流量（或流速）和边界条件。 在实际运行过程中，进水口处的环流一般是由地形或引渠的几何形状变化引 起的，进口结构平面布置和地形不对 称，断面上流速分布不均匀，使行近进 水口的水流具有一定的初始环量，从而 在不同流速水头下产生强度不同的旋 涡。要减轻或消除水流的环流强度，往 往采取改变边界条件的方式来达到这 一目的。 淹没水深d H /是主要因素之一， 根据试验产生吸气旋涡的d H /范围 是： 对于垂直的旋涡d H /< 3 ~ 5，对 于水平旋涡d H /< 2。因此在高水位时 问题不大，在低水位时就要注意。H 、 d 的意义，如图1所示。 Gardo 根据29个水电站进水口的 原型观测分析结果认为，最小的淹没深 度H ，与引水道口高度d ，以及闸门处的流速V 有关，即 2/1C V d H = 式中，C 为系数，当进流对称时，用0.55，当来流左右不对称时，更易发生轴旋涡，系数C 增大为0.73。 Pennino 等总结了13个侧式、井式进水口的模型试验，认为进水口的佛汝德数应小于0.23。 23.0/'<=gH V F 式中 g ——重力加速度； 'H ——进口中心线以上的最小淹没深度。 上述条件，均指行近流速流态较好，即比较均匀对称时，才不出现吸气旋涡。若设计不当，即使满足上述要求的数值，也会发生吸气旋涡；相反，如果采取一定的防涡吸气措施，即使淹没深度小于上述计算值时，也还有可能不进气。 此外，如果进水口流道不够平顺或尺寸不足，也容易发生回流、脱离和吸气。 四、防治旋涡的措施 由海姆霍兹( Hel mholts)定理知，涡管或涡丝既不能在流体中间开始亦不能终止，它必须呈闭合环形，或者从流体边界上开始和终止。可见，消涡和防涡要
湍流的统计特性及对激光大气传输的影响
第4章湍流的统计特性及对激光大气传输的影响分析 激光大气传输湍流效应本质上就是光在湍流大气中的传播问题。20世纪50年代前苏联学者Tatarskii引入Kolmogorov和Obukhov发展的湍流统计理论，求解湍流大气中波传播方程，取得的一些理论结果相当好地解释了在此以前所取得的实验结果，从而奠定的光波在湍流大气中传播的理论基础。然而，由于激光在湍流大气中的传播是一个十分复杂的随即非线性过程，特别是大气湍流存在的间歇性，对激光传输有着难以估计的影响。 4.1大气湍流的成因 在大气中，任一点的大气运动速度的方向和大小无时无刻不发生着不规则变化，产生了各个大气分子团相对于大气整体平均运动的不规则运动，这种现象称为大气湍流。通常情况下大气都处于湍流状态，大气的随机运动产生了大气湍流，由于大气湍流的存在，大气温度和折射率也时刻发生着不规则的变化。形成大气湍流的原因大致有四点。第一，太阳的照射造成的大气温度差，太阳辐射对地表不同地区造成加热不同;第二，地球表面对气流拉伸移位导致了风速剪切;第三，地表热辐射产生了热对流;第四，伴随着热量释放的相变过程(沉积、结晶)导致了温度和速度场变化。图4.1形象的表述了湍流的形成。
上图是英国的物理学家形chardson描绘的湍流的一个级串模型，虽然湍流的运动很复杂，但通过上图仍能对湍流有一个形象的认识。上图表示湍流含有尺度不同的湍涡，而各种能量从大尺度湍涡一步一步向小尺度湍涡传递。外界的能量传递给第一级大湍涡，由于受风剪切等因素的影响，大湍涡逐渐变得不稳定形成次级小湍涡，小湍涡再次失稳后再形成更次一级的许多小湍涡。从图中可以看出，湍涡的大小有限，最大的湍涡的尺寸大小是外尺度 L，最小的湍涡是内尺度0l。 尤其重要的是，这些大大小小的湍涡没有分散存在于大气中，而是交叉重叠的存在于大气中。 4.2 Kolmogorov-Oboukhov湍流统计理论 虽然迄今为止人们对湍流的基本物理机制尚还不十分清楚，但已形成几个公认的基本概念，包括随机性、涡粘性、级串、和标度率。随机性构成了湍流统计理论的基础；涡粘性揭示了湍流相近尺度间的相互作用行为；级串给了我们最直观、最明晰的湍流图像；标度律则成为物理上定量研究湍流问题的数学手段。 在直观的湍流现象中，Richardson首先给出了湍流的级串图：湍流中存在着不同尺度间的逐级能量传递，由大尺度湍涡向小尺度湍涡输送能量。第一级大湍涡的能量来自外界，大湍涡失稳后形成次级的小湍涡，再失稳后产生更次一级的小湍涡。在大雷诺数下，所有可能的运动模式都被激发。 基于Richardson级串模型。Kolmogorov认为在大雷诺数下，这些不同尺度的湍
小型水力发电机
斜击式小型水力发电机 斜击式小型水力发电机5KW，需要水头为15－50米左右，水流量为：0.047－0.014立方米/秒。可以选配永磁单相发电机和励磁三相发电机。斜击式小型水力发电机5KW配永磁单相发电机重量约为：150kg。 一、小型水力发电站简介：建微水电站是在有一定水头落差的地方，通过筑坝拦集小溪流水，通过管道等将水引入水力发电机组，推动水轮带动电机发电，然后通过输电线供给用电户。 二、斜击式水力发电原理：在有水落差比较高的地方，用水管将水从高处引往低处，由于水位差高，水产生比较高的压力，在高压力的作用下，水的流速非常快。在水轮机处装有圆形的小喷口，高压高速的水流喷射到斗状的叶片上带动水轮机高速旋转，从而带动发电机发电。在这里主要就是利用水的高压高速能量，因此，高落差非常重要。水位差，或者说水流落差，我们简称为水头。 三、功率计算：水流量和水头就可以决定安装发电机组的功率。水流量一般是指一秒钟内流出的水的体积。以立方米/秒为单位。理想理论上安装功率的计算公式为：水头(m)×流量(m3/s)×9.8＝功率(KW)。实际上机组的效率并不是100%，因此要把机组的效率算上。一般水头我们以H来表示，流量以Q来表示，机组效率为η来表示，一般η取0.7左右。g表示重力加速度，功率以P来表示，那么安装功率的计算公式为：P ＝ HQηg 例如：水流量为0.02m3/s，水头为10米高，那么可以安装的功率为： 0.02×10×9.8×0.7 ＝1.372(KW)，即实际可以安装功率为：1千瓦左右。 流量比较难测量一般以估算法来测。首先估算出水的流速，然后再估算出水流的横截面积大小，即可算出水流量大小。 流量(m3) Q = Sv 其中S为横段面积（m2），v为流速（m/s） ①、首先测量得水沟的横截面积S，比如可量得水沟的宽、高粗略算出横截面积S，如要测得更准确，可对水沟的横截面积进行分割细分测得各小块面积，然后再相加得出总面积。 ②、水流速的测法，可直接丢一漂浮物在水面上，然后看它在一定时间内漂流过的路程，然后再计算出其1秒内流过的路程，即为水的流速。 ③、还可以用一个比较大的水桶来直接接水，然后计算出流量。 估测流量时，要多次测量取平均值，还要考虑到每个季节的水量变化情况。四、斜击式小型水力发电机结构：斜击式小型水力发电机是专门针对高水头设计应用的。一般用在水头为6米－50米之间。典型的应用场合如：高落差的小溪旁、小瀑布边、小山水边等。斜击式小型水力发电机构造非常简单，由两大部分组成：斗式水轮机和发电机同轴构成。详细结构说明参照图“斜击式小型水力发电机结构图”。 五、主要规格及技术参数
CA型静音无油空气泵使用说明书模板
感谢您选用武汉科林普丰仪器有限公司生产的气源产品 本公司客户服务电话, CA —1 型 静音无油空气泵 使 用 说 明 书 武汉科林普丰仪器有限公司
一、概述: CA-1 型静音无油空气泵采用全封闭式压缩机为动力, 将自然空气经过三级净化, 除去空气中的水份、油污和杂质, 经稳压装置输出稳定、洁净的空气。 CA-1 型静音无油空气泵具有输出压力稳定、噪音低、净化能力强的特点, 是替代高压空气钢瓶的理想空气源。该产品不但能够满足各种型号国产和进口色谱仪及各类分析实验室的使用, 而且也能够做为高纯氮气发生器的空气源。 二、仪器特点: 1．替代高压钢瓶, 使实验室仪器化。 2．体积小, 重量轻, 结构合理, 操作简单, 使用方便。 3．振动小, 噪音低, 输出压力稳定, 气压波动不大于± 0.003MPa 4．安全可靠,配有过压,过流二级保护装置。 5．使用寿命长, 可连续使用也可间断使用, 性能稳定, 流量、纯度不衰减。 三、主要技术参数: 1．空气纯度: 无油3 级 2．输出流量: 0-1000ml/min 3．输出压力: 0-0.4MPa（压力可调） 4．工作条件: 电源电压: 220V ±10%, 50Hz ±5%
环境温度：10-43 °C 相对湿度：＜85% 环境无大量粉尘污染及腐蚀性气体 5．工作噪声：＜40 分贝 6.仪器功率：＜100W 7．安全阀开启压力： 0.82 0±.01MPa &外型尺寸：445(L) x 230(W) x 340(H)(单位:mm) 9.仪器质量：约15Kg 四、仪器使用前的准备工作： 1 . 开箱检查 ( 1) 开箱后按装箱单清点验收。 ( 2) 检验仪器外观, 是否因运输造成损坏。 ( 3) 若发现异常现象, 请速与我公司联系, 以便及时解决。 2. 开机前的准备工作 (1) 仪器应平稳放置, 电源开关呈” OFF ”状态 (2) 使用前检查电路接线是否正确, 应有可靠地线。 (3) 将仪器后面红色进气管上的封口段剪去, 将进气管插入干燥管上的快速接头。插好电源插头, 接通电源开关, 观察仪器是否起动( 手扶仪器有振动感为起动) , 观察有无异常噪音, 有异常噪音请勿操作, 与我公司联系解决。空气泵起动约4－ 5 分钟后, 进入压力控制范围, 此时压力表指示在出厂设定的0.4Mpa 左右( 此压力能够经过面板上的稳压阀来调节) 。