致密微孔壁绝热冷却效果研究

本文采用经热电偶标定的红外热像表面温度测量技术,实验研究了吹风比M(M=0．30-1．59)对致密微孔壁热侧壁面上绝热冷却效果ηaw的影响,并与数值模拟结果进行了比较。实验与数值模拟的结果都表明:与常规气膜冷却在M≥1．0时ηaw随着M增大而减小的现象不同,致密微孔壁的ηaw随着M增大逐渐增加的,但随着M的增大,ηaw增加的幅度越来越小。在相同的吹风比M下,致密微孔壁的绝热冷却效果ηaw明显高于常规气膜冷却的ηaw。     

绝热平板的湍流气膜冷却实验研究

用实验方法测定了平板湍流气膜冷却时的绝热温比η.实验的主流速度是54—101(米/秒),射流速度是15—143(米/秒),重量流量比M为0.2—3.2.主流温度变化范围是40—148(℃),射流温度变化范围是24—67(℃).实验结果已用几个准则公式表示.     

关于实验“冷却定律研究”之分析

工科物理实验课程中,“冷却定律研究”一般安排在冷却法测比热容的实验之中.在不考虑热辐射的前提下,国内工科普物实验的有关教材中,冷却定律通常以两种不同的形式表示:一种是完全以牛顿冷却(换热)公式 q=h(T_w—T_∞)表述;式中 q 为热流强度,     

平壁气膜冷却流场与温度场的协同分析

本文对不同的二次流射角的绝热平壁气膜冷却流场的速度、温度和壁面有效温比的分布进行了数值研究。计算中二次流的射角分别取为0°、30°和90°,二次流和主流在进口处的吹风比约为1.07。典型算例的计算结果还与实验结果进行了对照,它们的变化趋势是相同的。计算结果表明可以用速度场与温度场的协同关系解释气膜冷却效果的变化规律。     

压力面气膜冷却射流端壁效应研究

本文将燃气轮机透平叶片压力面气膜冷却射流对端壁气膜冷却的影响作为研究对象,实验件表面绝热壁面气膜有效度通过压力敏感漆(Pressure Sensitive Paint)技术进行测量,在不同压力面和端壁气膜冷却吹风比条件下获得了端壁表面气膜有效度分布.实验结果表明压力面气膜冷却射流与端壁气膜冷却射流间存在相互干扰,端壁气膜射流在压力面气膜射流的影响下会出现明显偏移和再分布,尤其是端壁下游的气膜覆盖特性对压力面射流极为敏感.同时本文也定量分析了压力面射流的端壁效应,对当地气膜有效度分布进行了多个位置的对比和分析.     

周期性压力波动对气膜孔流动特性影响的研究

针对主流周期性压力波动的非稳态气膜冷却现象,分别采用非稳态及准稳态数值模拟进行了计算,通过对比揭示了非稳态气膜冷却现象的特征。结果表明:相对于主流的压力波动,气膜孔出口受到上一个时刻压力的影响,呈现出了波动延迟特性;针对本文所研究的波形特点,压力波动一方面导致压差(二次流与主流压力差值)变化无法快速直接地影响到二次流流动,阻止了倒流的发生,使得二次流流量更加稳定;另一方面,其携带的压力波动效应使得气膜孔出口形成贴壁性较好的环向外旋涡,将喷射出去的二次流重新带回壁面,使得二次流贴敷壁面。对于某一特定的主流波动特性而言,是存在在最佳设计长径比使得气膜孔质量流量特性及防止倒流特性达到最佳。本文研究对于涡轮周期性压力波动作用下的气膜孔气膜冷却研究具有较大的意义。     

热障涂层对气膜冷却影响的数值研究

涡轮叶片常采用气膜冷却和热障涂层协同配合的方式以进一步提升其耐温性能。由于热障涂层的低导热特性,不仅阻隔了主流燃气的加热,同时还削弱了气膜冷却,引发了二者间的矛盾。本文围绕着该矛盾问题,基于气膜绝对覆盖面积的概念,提出了对热障涂层涂敷区域进行优化设计的思想,通过涂层对气膜覆盖的避让来进一步强化冷却。构建了五种采用不同冷却措施组合的研究模型,并推导了考虑涂层后的对流换热系数简便等效折算方法。通过数值仿真获得了不同吹风比工况下各模型的壁面(T_W2)温度分布和综合冷却效果(η)变化曲线。评估了采用涂敷区域优化带来的收益：在吹风比为0.8的工况下,可使综合冷效相对优化前最大提升2.13%。     

冷却结构参数对气膜/冲击复合结构冷却性能的影响研究

采用气热耦合数值计算方法,研究了带有气膜/冲击复合冷却平板结构的冷却性能,分析了三种气膜孔结构(单排圆柱孔、双排圆柱孔和单排扇形孔)、不同冲击孔径、冲击距离对综合冷却效率、冲击壁面换热特性以及气膜流场结构的影响。计算结果表明,内部冲击冷却对综合冷却效率的影响程度因外部气膜冷却结构不同而不同;冲击孔径不同不仅会影响内部冲击冷却效果,同时也对外部气膜冷却的流场结构和冷却效率有所影响。     

对“不良导体导热系数测量”实验中冷却速率求法之我见

张祖寿同志在1990年第2期(《物理实验》发表的《对“不良导体导热系数的测量”实验的研究》中,提出了计算自然冷却速率的一种新方法。文中根据牛顿冷却定律推导出计算冷却速率的理论公式 dT/dτ=1/τ′(T-T_0)1n(T′-T_0)/(T_c-T_0) (1) 式中T_0为环境温度,T_c为开始计时的温度,T′为任一时刻τ′时的温度。只要测得T_c和T′即可由(1)式计算出dT/dτ|_(r=r2)·笔者对此方法持有异见。     

液氮滴撞击壁面相变行为的数值研究

采用Level Set-VOF方法建立单液氮滴撞击壁面的数值模型,探索壁面润湿性(30°—150°)、撞击速度(0.1和1.6 m/s)及壁面温度(300—500 K)对液滴撞壁演化过程中相变行为的影响,并理论推导了气膜生长数学模型.结果表明:增强壁面润湿性、提高撞击速度有利于液滴沿径向铺展,从而增大了换热面积并降低热阻,使换热性能得到显著提升;提高壁面温度增大了换热温差,热流密度随之上升;三相接触线处热阻较小导致边缘处热流密度高于中心处,不同润湿壁面上热流分布的差异性因初始速度的增大而缩小,呈现明显的速度效应;在膜沸腾区,传热过程主要集中在撞击初期,气膜是主要换热热阻;基于质量守恒和能量守恒建立气膜生长数值模型,模型预测结果与本文模拟结果和其他研究结果非常吻合.     

曲面对层板/热障涂层耦合结构冷却特性的影响

先进的双层壁化叶片表面喷涂热障涂层是提升未来航空发动机热效率的关键技术之一。本文利用数值模拟探讨了壁面曲率对涂敷热障涂层的双层层板冷却结构体系中各热防护措施(包括：气膜冷却、内部近壁换热及表面涂层隔热)的影响,并在不同热障涂层厚度和冷/热气流吹风比下,开展了金属表面综合冷却效率(?)和TBC热防护效率(τ)对壁面曲率的敏感性分析。结果表明：曲面对气膜效率和热障涂层热防护作用影响较大,但几乎不会影响内部传热。凸面模型具有最高的气膜效率,而在凹面模型中使用热障涂层会产生最大的?增量。整体来看,凸面具有最高的?和τ,凹面下这两种效率均最低。吹风比增加会显著降低?和τ对曲面的敏感性。热障涂层厚度增加会削弱?对曲面的敏感性,但会增强τ对曲面的敏感性。     

多参数对叶顶气膜冷却的影响

基于压力敏感漆(PSP)实验技术,本文研究了某F级重型燃机一级动叶平面叶顶和凹槽叶顶在不同冷却射流与主流质量流量比,不同密度比和不同叶顶间隙大小等多参数影响下的气膜冷却特性。平面叶顶冷却射流在气膜孔后往吸力面覆盖,凹槽叶顶在槽内形成回旋涡,冷却射流往压力面覆盖并向尾缘形成累积效应。平面叶顶和凹槽叶顶气膜冷却效率均随质量流量比的增大而增大。密度比增大,冷却射流出口动量减小,抑制了叶顶气膜垂直射流的吹离趋势,从而提高气膜冷却效果。叶顶间隙与叶顶形状、质量流量比等参数对气膜冷却效率有关联影响;间隙增大,气膜冷却效率在不同工况下的表现不同。另外凹槽叶顶的整体气膜冷却效果优于同等条件的平面叶顶。     

对“不良导体导热系数测量”实验的研究

本文拟通过对“不良导体导热系数测量”实验物理过程的分析,澄清一些错误概念,指出如何判别样品厚度是否合适,提出一种测量冷却速率的新方法,并定量说明了小风扇在实验中的作用。一、关于样品厚度是否合适的判别目前在普物实验中测量不良导体的导热系数还普遍采用稳态法。实验装置如图1。实验中第一步通过红外灯热源使样品处于稳定传热状态,并记下样品上、下底面的温度T_1、T_2。第二步,把下方圆铜盘升温后在空气中自然冷却,求出它的冷却速率(dT/dτ)/(T=T_2),从而算出样品在稳定传热状态     

综合冷却效率多参数影响分析

先进的透平冷却技术趋于复杂化、多样化,冷却系统的综合冷却效果是各冷却部件共同作用的结果。本文针对冷却传热构建基于冷气温升系数和内外换热比的一维耦合传热关联式,并借助绝热/耦合实验结果进行适用性验证,进而进行综合冷却效率的多参数影响定量分析和敏感性分析.研究表明,所构建的一维耦合传热模型能够分离各局部冷却参数的影响·,其在预测综合冷却效率上与实验测量结果吻合较好,其适用性得到验证·;各局部冷却参数中,气膜效率、内部换热系数、热障涂层毕渥数与综合冷却效率正相关,冷气温升系数,金属毕渥数与综合冷却效率负相关;热障涂层的存在会削弱内外冷却参数的敏感性;通过对综合冷却效率等值线图的分析,可以进一步得到各参数细节的定量及敏感性分析结论。     

透平静叶叶身全覆盖气膜冷却有效度实验研究

燃气轮机透平叶片气膜冷却性能受到吹风比、曲率、压力梯度等多种因素的影响。本文采用压力敏感漆(PSP)技术研究了燃气轮机静叶气膜冷却的冷却性能,实验测量了不同吹风比下全覆盖气膜的冷却有效度,并结合单排孔冷却的实验结果进行分析。结果表明：随吹风比增大,压力面冷却有效度递增,吸力面受曲率和压力梯度影响,冷却有效度先递增后递减;前缘射流在低吹风比下附壁效果较好,高吹风比下由于复合角造成冷气向中叶展汇聚;通过对比单排冷却的叠加结果与全覆盖实验结果的误差,研究了Sellers叠加模型在叶栅条件下的适用性。     

涡轮喷气发动机火焰筒壁温计算

一、计算壁温的公式和计算壁温分布的简便方法在有气膜冷却的火焰筒壁面上取一微元段,在热稳定状态下,该处的热平衡方程为:燃气对火焰筒内壁面的辐射换热量q_r1(瓦/米~2)可用下式计算:     

重子共振态的选择规则

根据Su_3对称的八度法模型,已知的八种重子(N,Ξ,Σ,Λ)与八种赝标量介子(K,K,π,η)分别构成了简并的超多重态:8_1与8_0(脚标表示重子数)。因此,重子共振态应属于它们的乘积表示:     

高频电感耦合氩等离子体(ICP)空间特性的初步探讨

本文采用热平衡时应遵守的萨哈(Saha)方程,把电子密度η_σ和绝对温度T当做可变参数,计算了ICP放电中10个元素离子-原子线对强度比。发现当T、η_σ达到一定值时,计算值与实验值能较好符合。而T、η_σ值较低时,偏离实验值较大,由此可知ICP放电中,可分为热力学平衡区与非热力学平衡区。并对非热力学平衡区作一些尝试性探讨。     

带肋横流进气方式下的圆柱形孔气膜冷却特性

采用可进行全表面测量的瞬态液晶传热测量技术,实验研究了带肋横流进气方式下,不同横流雷诺数(Re_c=100000,50000)和吹风比(M=0.5,1,2)对圆柱形孔气膜冷却效率和换热系数比的影响,结果表明:受横流进气方式的影响,气膜冷却效率和换热系数的空间分布都呈现出一定的不对称性;相同吹风比下,横流雷诺数越高,冷却效率越高,而且在大吹风比下,这种影响更为显著;相同横流雷诺数下,换热系数比均随吹风比的增大而增大,气膜冷却效率则是随着吹风比增大先升高后降低;在大吹风比、低横流雷诺数工况下,气膜孔出口和孔间会形成强换热区。     

CoGa自旋玻璃的冻结温度与频率的依赖关系

本文报告了β~′相Co_xGa_(1-x)(0.52≤x≤0.56)自旋玻璃的低场交流磁化率的温度关系曲线(温度范围为1.8一40K,频率范围为15—1000或5000Hz);以及直流低场磁化强度的温度关系曲线。实验结果拟会Fulcher定律:τ=τ_0exp[E_a/K(T_f—T_(f_a)],本文对实验结果给出了一个唯象的解释,认为在自旋团玻璃系统中,局域磁矩在T_(f_0)时的取向冻结是平衡的相变过程,但在T≥T_(f_0)的一个小范围内,冻结过程呈现弛豫特性。