喷嘴结构对涡流管性能影响的研究

以喷嘴形状为研究对象,分别对4流道螺旋喷嘴涡流管和直流喷嘴涡流管的流场及能量分离效应进行数值模拟分析,并将其结果进行对比。研究结果表明:配有螺旋喷嘴的涡流管能获得更大的切向速度与轴向速度;在一定范围内,涡流管冷端温差随着冷流率的增大而减小,热端温差随着冷流率的增大而增大;当冷流率为0.4时,涡流管单位制冷量与制热量都达到最大值。相比于直流喷嘴,配有螺旋喷嘴的涡流管能获得更好的能量分离效果。     

平行风风速对腔体复合热损失特性影响的数值模拟

在恒热流边界条件和不同平行风风速下,考虑通过保温层和腔体壁面的导热热损失,采用三维数值模拟方法对一侧全开的圆柱形腔体复合对流和辐射热损失特性进行研究。结果表明:平行风下,腔体内的温度分布和开口面速度分布都与无风时存在很大差异;随着风速的增大,对流热损失平均努塞尔数Nu_c单调递增,而辐射热损失平均努塞尔数Nu_r并不单调递减,且风速越大,变化越不明显;随着腔体倾角的增大,同一风速下Nu_c和Nu_r并不像无风时那样单调变化。     

高温出水CO2气体冷却器特性研究

通过实验和数值计算对套管式气体冷却器在不同出水温度时CO_2侧物性参数分布进行了分析和比较,并利用仿真计算在特定出水温度下,套管式气体冷却器不同换热面积对其传热特性的影响。分析结果表明:在不同出水温度下CO_2的物性参数分布有明显区别,且其平均值随着出水温度的升高而降低,尤其是平均定压比热容;对数传热温差随着换热面积的增加而减小;总传热系数在换热面积为1.05A时达到最大值,当换热面积继续增大时总传热系数减小;在管长增加20%时,换热量提升4.6%;水侧对流换热随着换热面积的增大而增大;CO_2侧对流换热系数在流动过程中存在极值,并且其极值随着换热面积的增大而减小且位置向入口处移动。     

风速对液氮冷藏车内温度的影响

采用对比实验,分析不同风速对液氮冷藏箱体内温度分布及降温速率的影响。研究结果表明:单排喷嘴间距0.5m工况下,随着风机风速增大,温度分布方差减小,降温速率降低,冷藏厢体内温度分布均匀性增强,冷藏厢体强制对流换热效果越明显。     

制冷剂充灌量对冷藏柜制冷性能影响的试验研究

冷藏柜制冷剂容量较小,系统中制冷剂充灌量的变化对制冷性能会产生很大的影响。通过改变系统中制冷剂充灌量,研究了制冷性能参数随制冷剂充灌量的变化趋势,为合理确定制冷剂充灌量提供了一定的依据。随着制冷剂充灌量的增加,蒸发压力和冷凝压力升高,蒸发器换热温差减小,过热度减小,冷凝器换热温差增大,过冷度增大;冷凝压力和蒸发压力压差增加,压比减小;压缩机平均功耗先减小后增加,制冷量则先增加后减小。     

均匀与混合蛾眼结构减反射性能的模拟

采用时域有限差分法,对均匀蛾眼结构(UMS)和双混合蛾眼结构(BHMS)进行仿真,分析底面直径和高度对反射率的影响规律,比较了UMS与BHMS的减反射性能。基于反射率曲线和电场强度分布,分析了BHMS优异的减反射性能。结果表明:在300～1200 nm波段,UMS的反射率随着高度的增大而减小,随着底面直径的增大而先减小后增大;当底部直径为250 nm时,由不同高度的UMS组成的BHMS的平均反射率大于相应UMS的最小平均反射率;由不同底面直径UMS组成的BHMS的减反射性能可以进一步提升。     

利用气象要素估算海洋大气近地层光学湍流

基于近地层相似理论以及极端层结下对该理论的修正,建立了海洋大气近地层光学湍流估算模型,并进行了数值分析。结果表明:当气温与海温相差较大时,温度起伏对光学湍流贡献最大;当气温与海温相差较小时,海面湿度越小,光学湍流越强;在较低湿度条件下,尤其在红外窗区,湿度扰动对光学湍流贡献起支配作用。当气温小于海温时,光学湍流先随海面风速增大而增强,后随风速增大而减弱;当气温大于海温时,光学湍流总体上是伴随海面风速增大而减弱。当气温小于海温或与海温接近时,与可见光和近红外波段相比,红外窗区光学湍流显著偏强;当气温远大于海温时,两波段光学湍流接近。在中性和近中性层结下,大气折射率结构参量C2n依赖于垂直高度的负幂指数接近-2/3,伴随海面大气层结稳定度或不稳定度增强,C2n依赖于垂直高度的负幂指数的绝对值分别逐渐减小或增大,并分别趋近于稳定极限下的0或不稳定极限下的-4/3。     

城市建筑环境中阵风特征的实验研究

针对缺乏城市建筑环境内风场阵风特征相关研究的问题，本文对内蒙古呼和浩特市某建筑群内风场特征开展了为期12个月的现场实验测量，获取了建筑顶面0.8⁶ m高度上6个测点上的阵风因子、阵风幅度及过剩能量含量随风速的变化规律，初步掌握了建筑环境内风场的阵风特征，结果表明：6个测点上的阵风因子都随着平均风速的增大而减小；除了距离建筑顶面高度较低的A1测点外，其他测点阵风因子大部分都大于1.4(IEC标准)，IEC标准中的阵风模型将低估建筑顶面的阵风因子；6个测点在实验期间未出现或极少出现振幅大于9.8 m/s的极端阵风活动；6个测点的过剩能量含量均随着平均风速的增大而减小，同时在距离建筑顶面高度越大或适当远离建筑边缘的地方，过剩能量含量均会增大，将风力机安装在这些地方都有可能获得更多的过剩能量。以上所得结果可为适合于城市建筑风场特征的新阵风模型的建立提供理论基础和实验支持。     

自然冷源陈列柜食品温度分布的数值模拟

利用自然冷源对陈列柜供冷时,研究食品包温度与自然冷源温度、送风速度之间的关系。结果表明:柜内食品包的温度分布是不均匀的,总体变化情况为上低下高,底层食品包温度最高,左右两边对称;底层前排与顶层前排食品包温度随着自然冷源温度的升高而升高,且两者食品包间的温差在逐渐减小;底层前排与顶层前排食品包的温度随着送风风速的增加逐渐降低,且变化趋势逐渐变小。     

二维动态海面-气泡层中蓝绿激光的透射特性

为研究气-海跨介质的蓝绿激光传输特性,针对气-海跨介质界面及海面下气泡层,依据基尔霍夫近似、Mie理论与Beer理论建立了蓝绿激光通过海面-气泡层的下行传输模型。充分考虑了受风速影响的海面高度起伏、海水中气泡浓度变化、海水中洁净气泡和有薄膜覆盖气泡的混合等因素,数值计算了蓝绿激光经过海面-气泡层的透过率随风速、海水中的传输深度以及接收平面与发射平面夹角的变化关系。结果表明,蓝绿激光通过气-海界面及海水中的透过率主要取决于风速的大小与激光在海水中的传输深度;随着风速的增大,海面粗糙度与上层海洋中气泡浓度增大,激光透过率降低;与海水相比,气泡层对激光透过率的影响会随着深度的增加而降低;对于半径大于10μm的气泡,蛋白质薄膜的覆盖对蓝绿激光的衰减影响不大。     

不同风速下侧向散射激光雷达的回波信号分析

对不同风速条件下,CCD侧向散射激光雷达的回波信号进行了分析.根据Mie散射原理及侧向散射激光雷达工作原理,确定了大气气溶胶浓度与激光雷达侧向散射光强的相关性;进一步考虑气溶胶浓度与风速的关联,利用实验装置获取了激光雷达侧向散射光强与风速的关系,分析了不同风速条件下侧向散射激光雷达的回波信号.在轴流风机以及自然风两种条件下进行对比实验发现,当风速范围在1~4.5 m/s时,侧向散射光强随风速的增加而增加;当风速范围在4.5~6.0 m/s时,光强随风速的增加较少.对实验结果归一化处理,得到风速范围在1~4.5 m/s时,风速每增加1 m/s,侧向散射光强在轴流风机及自然风的实验条件下分别增加了3.7%和3.9%;风速范围在4.5~6.0 m/s时,风速每增加1 m/s,侧向散射光强分别减少了3.1%和3.8%,在自然风况的各个风向上都基本符合这一变化趋势.     

基于单Fabry-Perot标准具的双频率多普勒激光雷达数据反演技术

本文导出了大气后向散射信号光入射到Fabry-Perot (F-P)标准具的有效透过率表达式. 在基于单F-P 标准具的双频率多普勒激光雷达系统中, 采用平均值法定量分析了瑞利后向散射信号对风场测量准确度的影响. 提出了同时反演风速和后向散射比的非线性迭代方法, 并通过仿真试验验证了该方法的有效性. 同时, 导出了径向风速和后向散射比测量误差的具体表达式, 并据此进行了仿真. 仿真结果表明: 若假定望远镜接收到的总后向散射光子数为50000, 径向风速测量误差随后向散射比的增大迅速减小, 在±25 m/s的风速测量动态范围内, 当R_β > 1.2时, 误差小于3 m/s; 后向散射比测量误差随后向散射比的增大而增大, 与径向风速大小几乎无关, 当R_β<10时, 相对误差小于13%. 关键词： 多普勒激光雷达 Fabry-Perot标准具 边缘技术 双频率     

风沙流对高压绝缘子电位和电场分布的影响

研究风沙流对高压绝缘子电位和电场分布的影响,基于有限体积法建立绝缘子风沙气固两相流模型和风沙天气下绝缘子的风-沙-电耦合场模型,计算不同风沙天气下绝缘子表面沙尘的空间分布和沉积及其对绝缘子沿面电位和电场的影响,结果表明:风沙天气下绝缘子沿面电位和电场畸变受风速和粒径影响显著,电位的畸变幅度随风速和粒径的增加而升高,电场的畸变幅度随风速和粒径的增大而减少;风沙天气下绝缘子表面不同的沙尘空间分布和沉积导致绝缘子不同位置沿面电位和电场畸变不同.     

不同海面风速对量子卫星星舰通信性能的影响

量子卫星星舰通信是量子保密通信的重要应用场景之一,在海面上,由于不同风速所引起的气溶胶粒子浓度发生剧烈变化,而气溶胶粒子浓度的剧变,必然导致星舰量子链路性能的剧烈衰减.然而,有关不同海面风速与量子卫星星舰通信信道参数关系的研究,迄今尚未展开.本文根据海面风速与气溶胶的Gras模型,分别建立了风速与星舰量子信道误码率、信道容量和信道平均保真度的定量关系.仿真结果表明,当风速分别为4 m/s和20 m/s时,海洋大气信道误码率、信道容量、信道平均保真度分别依次为4.62×10^-3和4.91×10^-3、0.957和0.65、0.999和0.974.由此可见,风速对海上量子通信性能有显著的影响.因此,为了提高通信的可靠性,应根据风速大小,自适应调整系统的各项参数.     

谱分析法测量叶尖小翼对风轮旋转时固有频率的影响

风力机叶尖加小翼,在一定范围内可以增加风力发电机的输出功率,提高功率系数.本文通过应用谱分析法测量风力机风轮旋转时机头的振动谱,通过分析得到了风轮动频,应用动频曲线研究了风力机叶尖小翼对风轮固有频率的影响.实验表明,叶尖小翼虽然降低了风轮静频但通过增大离心力和气动力提高了动频.叶尖小翼可以改善旋转风轮的结构动态特性.     

基于GPS、磁罗盘与大气数据计算机的无人机风估计

针对无人机实时航路规划及适应环境变化的自主能力发展需求,提出了一种新的风估计与空速校准的方法;该方法基于GPS接收机、大气计算机和磁罗盘等传感器实现;针对定常风模型,风速、风向能够利用地速、风速和空速之间的速度矢量三角形关系计算得到；采用无导扩展卡尔曼滤波(DEKF),估计风场信息以及真空速的比例校准系数；利用某型无人机数字仿真平台,在2D定常风条件下进行了全过程自主飞行仿真；仿真结果表明:该方法在航路跟随的直线段、转弯段均能准确估计。     

Numerical evaluation of tree canopy shape near noise barriers to improve downwind shielding

The screen-induced refraction of sound by wind results in a reduced noise shielding for downwind receivers. Placing a row of trees behind a highway noise barrier modifies the wind field, and this was proven to be an important curing measure in previous studies. In this paper, the wind field modification by the canopy of trees near noise barriers is numerically predicted by using common quantitative tree properties. A realistic range of pressure resistance coefficients are modeled, for two wind speed profiles. As canopy shape influences vertical gradients in the horizontal component of the wind velocity, three typical shapes are simulated. A triangular crown shape, where the pressure resistance coefficient is at maximum at the bottom of the canopy and decreases linearly toward the top, is the most interesting configuration. A canopy with uniform aerodynamic properties with height behaves similarly at low wind speeds. The third crown shape that was modeled is the ellipse form, which has a worse performance than the first two types, but still gives a significant improvement compared to barriers without trees. With increasing wind speed, the optimum pressure resistance coefficient increases. Coniferous trees are more suited than deciduous trees to increase the downwind noise barrier efficiency.     

水平大气中横向风对自适应光学系统性能的影响

从理论上分析了光波在水平大气中传播时传播路径上的横向风对理想补偿系统和时间带宽有限的自适应光学系统性能的影响，得到了自适应光学系统的Ｓｔｒｅｈｌ比与横向风速之间的解析表达式，并据此得到了一批计算结果。这些结果表明横向风对自适应光学系统的补偿功能有很严重的影响，随着横向风速的增大，系统的Ｓｔｒｅｈｌ比迅速降低，特别是对于一定接收口径的系统，当横向风速超过一定的阈值后，加了补偿的光波的成像效果比不加补     

基于跨平台红外高光谱观测的对流层三维风场测量

精确的风场数据对提高数值天气预报准确性具有重要意义,对流层风是改进天气预报的要素之一。虽然利用气象卫星成像仪对连续云图追踪特征目标进行导风是一种有效的风场观测方法,且在区域和全球尺度上改善了数值天气预报,但仍存在风场高度分配模糊问题而产生误差。星基红外高光谱探测仪具备大气温湿度廓线垂直探测能力,通过分析各个垂直分层内的大气参数运动得到三维风场,能够提升风场垂直高度的准确性,改进风场高度分配模糊问题。提出了利用跨平台极轨气象卫星FY-3D星红外高光谱大气探测仪HIRAS和NOAA-20星跨轨红外探测仪CrIS交叉观测对流层三维风场的创新方法,根据两仪器近重叠轨道星下点交叉观测辐射数据匹配水汽通道图像,通过稠密光流法分析目标运动变化并计算风场,对风矢量进行质量控制后同ERA-Interim再分析资料作定量化比较,分析风速均值绝对偏差、均方根误差和风向均值绝对偏差。分别对2019年2月20日UTC世界时00:00,06:00,12:00的HIRAS和CrIS交叉数据计算200,300,400,600,650和1 000 hPa六组垂直高度风场,结果表明,风速范围的变化趋势与再分析资料表现一致,风速范围随高度降低而减小,高层对20 m·s-1以上风速更敏感,地表附近测得风速集中在10 m·s-1以内。风速均值绝对偏差多数小于3 m·s-1,最大不超过4 m·s-1,风速均方根误差多数小于3.5 m·s-1,最大不超过4.5 m·s-1,风向均值绝对偏差多数小于30°,最大不超过40°。风场误差主要来自仪器自身设计参数不同引入辐射数据的观测偏差,以及因数据空间分辨率不同导致在图像重投影处理过程中引入的定位偏差。     

Wind Noise in a 3-cm Radiowave Radar Signal Reflected from a Sea Surface

We calculate and analyze the correlation functions of variations in a sea-surface radar signal and the speed and direction of near-surface wind. The calculations are based on full-scale onboard measurements averaged using a digital filter with time constant 30 s. The coefficient of correlation between the signal and the wind speed measured onboard a ship reaches 0.86 if the distance to the reflecting site is 270 m. This makes it possible to use onboard measurements of the wind speed for suppression of wind noise in the radar signal during sea-surface sounding, at least at distances not greater than several hundred meters from the ship. The suppression of wind noise can be used for detecting sea-surface formations having a weak contrast, in particular, slicks and surface manifestations of weak internal waves.