7. 旋流式空化器强化气液固三相分离特性研究
流体中心海洋工程水动力研究所团队在国际学术期刊《Separation and Purification Technology》上发表了题为“The influence of inflow swirls on phases separation in a Venturi tube”的研究论文，报道了气-液-固三相水力旋流器在污水处理中的最新研究成果。论文对所开发的水力空化多相旋流器的分离性能展开研究，通过系统性研究体系中气液固三相强旋流场流动特性，揭示物性参数与关键结构参数间的交互作用，掌握旋流器内部颗粒和颗粒群的复杂时空行为，实现大处理量及宽粒径范围下的高效旋流分离。该工作为水力空化多相旋流器的开发、优化设计提供了新的思路和方法。
Shi Hongbo*, Wang Xikun, Liu Qingxia, Nikrityuk Petr*. The influence of inflow swirls on phases separation in a Venturi tube[J]. Separation and Purification Technology, 2022, 281.
8. 基于深度学习的潮汐能水轮机转子设计水翼优化构架
对于单台水平轴风力机（或者相似结构的水平轴潮汐能水轮机）而言，通过优化其转子结构设计能够提升其单台机组的运行性能，从而促进风能（或者潮汐能）等可再生能源的发展。传统设计方法是从标准翼型库中选取基础翼型，并以此为基础进行改进优化以满足实际转子设计需要，因此优化结果离不开基础翼型结构特征，最终设计的转子性能会受到基础翼型性能的限制。鉴于此问题，本文开展了基于深度学习的水平轴风力机/水轮机转子结构设计优化方法，以进一步提升其转子设计效率和性能。这种结合机器学习高效算法的转子结构优化新方法对单台水平轴风力机/水轮机的结构设计提供了新的思路，其快速精确的性能预测有助于发现传统设计优化方法无法得到的最优结果，从而促进风能（或者潮汐能）的开发利用效率。
Wang Longyan*, Xu Jian*, Luo Wei, Luo Zhaohui, Xie Junhang, Yuan Jianping, Tan Andy. A deep learning-based optimization framework of two-dimensional hydrofoils for turbine rotor design[J]. Energy, 253(2022): 124130.
9. 中国东南部茶树和小麦田蒸散发瞬时-日尺度转换方法研究
准确将瞬时时间尺度蒸散发转化为日尺度数据，是成功采用卫星遥感数据估算区域蒸散发连续值的关键，对高效管理区域水资源意义重大。本研究对基于不同数据类型及理论基础的5种尺度转换方法进行参数化研究及精确度评价，结果显示：1）蒸发比法及修正蒸发比法准确性（均方根误差9-12 W m-2）优于作物系数法、修正作物系数法及冠层阻力法；2）修正作物系数法在估算小麦日尺度蒸散发的准确度优于茶树；3）不同方法估算蒸散发值与实测值的复相关系数在11：00-13：00时段最高。
图：不同方法估算小麦和茶树日尺度蒸散发的效率系数变化特征比较，Eva-f：蒸发比法，R-Eva-f：修正蒸发比，Kc-ET0：作物系数法，R-Kc-ET0 ：修正作物系数法， Direct-rc：冠层阻力法。
数据来源：2016-2018茶园，2018-2020小麦。
Yan Haofang*, Li Mi, Zhang Chuan, et al. Comparison of evapotranspiration upscaling methods from instantaneous to daytime scale for tea and wheat in southeast China[J]. Agricultural Water Management, 2022, 264.
10. 片状向云状空化转变的三种不同机制的实验研究
利用先进的同步辐射X射线成像技术和高速摄影技术，揭示了导致云空化发生的三种机制：回射流、凝结激波和溃灭诱发压力波。在较高的空化数下，空腔脱落是回射流作用的结果。在较低的空化数下，回射流对空化不稳定性的影响变小，周期性云脱落的主要原因是凝结激波机制。另外，如果脱落蒸汽的量达到一定程度时，剧烈的溃灭会释放出一个足够强的压力波，干扰正在生长的空腔，使其脱离壁面。
Guangjian Zhang, Desheng Zhang*, Mingming Ge, Martin Petkovšek, Olivier Coutier-Delgosha.Experimental investigation of three distinct mechanisms for the transition from sheet to cloud cavitation[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2022, 197: 123372.
11. 电磁感应泵液态金属输运能量转换机理研究
感应式电磁泵通过外加交变电流产生磁场和电流，以非侵入式泵送技术输运液态金属。与传统机械泵相比，圆柱式线性感应电磁泵的能量转换效率相对较低。对泵内磁-流能量转换及其能量损失机理进行深入研究将为优化提升电磁泵效率提供关键理论基础。本研究基于磁能控制方程和动能控制方程，建立两种不同尺度的电磁泵数值模型模拟内部复杂磁流体运动，揭示了泵内磁、流场的能量转换与传递机制。结果表明：外部磁场到导电流体的能量转化率较低，而输入到流体中的磁能转化成流体压力能的效率较高，进而得出造成泵综合效率低的原因是端部效应、线圈欧姆损耗等产生的外部损耗。这一研究成果为感应式电磁泵结构优化设计、提升电磁泵效率提供了理论指导。
Ruijie Zhao, Xiaohui Dou, Jun Huang*, Desheng Zhang, Di Xia, and Xing Zhang. Mechanisms of Energy Conversion in Induction Magnetohydrodynamic Pumps for Transporting Conducting Liquids[J]. Energy, 2022, 244:123157.
12. 考虑热力学效应的绕NACA0015水翼非定常空化特性研究
许彬副研究员在国际权威期刊《Ocean Engineering》(SCI一区top,IF:4.372)上在线发表论文“The characteristics of unsteady cavitation around a NACA0015 hydrofoil with emphasis on the thermodynamic effect(DOI:10.1016/j.oceaneng.2022.112418)。
本文采用均匀混合模型，结合基于滤波器的密度修正湍流模型和修正的Zwart空化模型对氟化酮绕水翼空化流动特性进行模拟。模拟结果给出了不同脱落阶段（即不脱落阶段、部分脱落阶段和完全脱落阶段）空化的非定常过程，分析了热力学效应以及涡量输运对空化流动的影响规律，阐明了拉伸项、膨胀项和斜压项的重要性，揭示了考虑热效应的氟化酮绕NACA0015水翼空化流动的非定常演化机制。此外，在完全脱落阶段捕捉到了“反热力学效应”现象。这一研究可用于理解考虑热效应的低温空化流动的复杂动力学机制。
Bin Xu, Keyang Liu, Yilin Deng, Xi Shen, Hao Wang, Desheng Zhang*,Yanmei Jiao. The characteristics of unsteady cavitation around a NACA0015 hydrofoil with emphasis on the thermodynamic effect[J]. Ocean Engineering, 2022: 112418.
（来源：国家水泵工程中心）