轮盘侧空腔流动结构及其对离心压缩机气动性能的影响

本文以离心压缩机轮盘侧空腔流域为研究对象,通过数值计算,研究了设计工况下空腔流动结构及对主流区域的影响机制。结果表明,空腔及密封内部流动表现为四类旋涡结构;空腔流动对叶轮内部流动及气动性能的影响较小,但明显增加了扩压器内的流动损失,致使压缩机级性能显著下降。研究工作为深入了解空腔与通流部件间的相互影响规律提供理论依据,为完善离心压缩机气动性能预测模型奠定基础。     

基于流线曲率法的轴流及离心压气机通流特性预测

本文基于准正交流线曲率法推导了适用于多级轴流压气机及离心压气机的压力梯度控制方程,并引入不同压气机经验模型,发展一种新型流线曲率法通流计算方法。基于预测方法,计算了亚/跨音速轴流压气机和带无叶/叶片扩压器离心压气机的通流特性,并与实验或三维CFD模拟结果进行了对比.结果表明,本文发展的流线曲率法通流预测结果同实验或CFD结果吻合度较高,这验证了该方法的合理性及所采用经验模型的准确性,因而其能快速、有效地评估多级轴流压气机及离心压气机通流特性.     

航空发动机部件和整机通流数值模拟研究

针对航空发动机部件和整机,为实现快速准确的流场与性能分析,基于时间推进通流方法开展了相关研究,并开发了相应求解程序。以严格守恒型通流模型为基础,结合计算流体力学求解理论,依次进行了轴流、离心压气机、轴流涡轮部件仿真验证,并最终对一台微型涡喷发动机地面节流特性进行了整机数值仿真验证。结果表明,所发展通流仿真程序求解稳定,能够快速获得发动机各类部件及整机的子午流场及总体特性。其中,整机总体特性预测与实验偏差不大于7%,符合工程应用精度需求。     

单级高频脉冲管制冷机耦合特性研究

线性压缩机、回热器、脉冲管以及惯性管的耦合特性对高频脉冲管制冷机的整机性能有很大的影响.本文对高频脉冲管制冷机的各部件及整机的耦合特性进行了理论分析和实验研究.研究表明,当脉冲管制冷机运行频率越接近压缩机的谐振频率时,脉冲管制冷机的效率会越高,压缩机效率受冷头温度影响就较小;而改变惯性管的尺寸是改善脉冲管制冷机耦合特性的最有效的手段.     

水蒸气含量对高温平板气膜冷却传热影响研究

IGCC系统中新一代先进燃气轮机透平通流部分处于高温高湿的工作环境,因此其内部流动存在固有的复杂的流热耦合问题。为指导燃气轮机透平叶片冷却系统设计必须开展对流热耦合问题的试验与数值研究。本文在一平板气膜冷却流热耦合实验台上开展了模拟新一代燃气轮机透平通流部分高温高湿工作条件的流热耦合机理研究,并进行了数值模拟。研究工作...     

天然气管线四级离心压缩机级间气动影响研究

本文以某天然气管线用四级离心压缩机为研究对象,通过数值分析压缩机在整机模型、逐级叠加模型和单独模型下的流场和气动性能,研究多级离心压缩机的级间气动影响规律及作用机制。结果表明,在设计工况下,逐级叠加模型的预测精度具有一定的可信度,而在非设计工况下,级间气动影响显著,逐级叠加模型得到的整机总压比低于整机模型;相对于单独模型,整机模型的第二级进口相对马赫数和气流角沿叶高方向分布更为不均,在近喘工况尤为明显;级间影响会破坏通流区流动稳定性,在多级离心压缩机设计过程中应充分考虑级间影响。研究工作对深入了解级间气动影响并完善多级离心压缩机气动性能预测模型具有参考价值。     

静压气体轴承支撑的线性压缩机低频输出特性研究

气体轴承是线性压缩机的一种新型支撑方式,可消除活塞与气缸之间的磨损,提高压缩机的寿命。为了清晰了解气体轴承在低频下的特性,对气体轴承支撑的Redlich线性压缩机输出能力进行了模拟。气体轴承在低频下的稳定性以及压缩机的输出能力特性研究,可进一步拓展气体轴承在线性压缩机和斯特林制冷中的应用。     

动磁式直线压缩机电磁特性分析及实验

设计开发了一种动磁式直线压缩机样机,利用磁路分析法对直线压缩机的静态特性进行定性分析,得到了电磁力、磁链关于电流、位移以及直线振荡电机结构参数之间的函数关系.又利用电磁场的二维有限元参数化分析进行定量分析,精确计算了不同位置和电流下的电磁力和磁链.修正了磁路分析的计算结果.为研究其动态特性,将有限元静态分析与状态方程法相结合,建立了动力学模型,并利用4阶Runge-Kutta法求解状态方程.实验证明,此动态特性仿真方法是有效的,样机的性能能够满足冰箱压缩机的前求.     

CAES离心压缩机可调扩压器调节规律研究

离心压缩机是压缩空气储能系统中关键设备之一,需具备在较宽流量、压力范围内高负荷高效率运行的能力。作为一种变工况调节技术,可调扩压器可以扩大压缩机工作流量范围,改善气动性能。因此,本文以某压缩空气储能系统用离心压缩机为研究对象,通过数值计算方法研究了可调扩压器调节时压缩机性能变化规律。结果表明采用可调扩压器可以有效拓宽压缩机运行特性,工作流量范围扩大44%,压比范围扩大25%.此后,本文采用Kriging模型获得了压缩机综合性能曲线图和不同储能工况需求下扩压器的调节方案及规律,为压缩空气储能系统离心压缩机变工况主动控制提供了依据。     

压缩机背腔作为脉冲管制冷机气库的研究

脉冲管制冷机是一种重要的小型低温制冷机,通常高频脉冲管制冷机采用惯性管加气库的调相方式,然而较大的气库降低了系统的紧凑性。对于直线压缩机,其背腔也具有较大的体积,为提高系统的紧凑性,本文进行了使用压缩机背腔作为气库用于调相脉冲管制冷机的研究工作。研究结果表明采用这种方案的制冷机是可行的,当背腔体积足够大时,通过调整惯性...     

演示流体压强与流速关系的实验装置

利用有机玻璃管、吸管、泡沫球等简易材料自制了演示流体压强与流速关系的实验装置。该装置有效地解决了小球随意滚动、吹气方向不固定等问题。实验用泡沫球代替乒乓球,并将其放置在玻璃管中放置,使实验过程不受外界空气影响,且较轻的泡沫球更易运动,实验效果更明显。利用该原理还自制了模拟非洲草原犬鼠洞穴的演示装置,有趣且直观地演示了犬鼠洞穴中的气体流向。     

亚临界横绕圆柱流动的实验研究

1引言圆柱绕流是流动与传热领域的基本流动现象，也是历史悠久的研究课题。“经过多年的努力，人们已经获得了圆柱绕流的基本图象，积累了相当丰富的实验及分析资料，但有许多问题至今仍然是不解之谜[1]。在这些问题中，亚临界绕流时的绕流阻力具有重要的意义。在能源、化工、环保等工业领域大量存在的圆管外绕流，其绕流雷诺数大多在104数量级，为典型的亚临界绕流工况。在该雷诺数范围内，圆柱绕流阻力系数Cd≈1．2，处于较高水平。降低亚临界绕流圆柱的流动阻力将产生工业上量大面广的节能效益。为探索实用的流动减阻技术，必须对亚临界…     

Turbulent gas-dispersed flow in a pipe with sudden expansion: numerical simulation

A mathematical model was developed to simulate two-phase gas-dispersed flow moving through a pipe with axisymmetric sudden expansion. In the model, the two-fluid Euler approach was used. The model is based on solving Reynolds-averaged Navier — Stokes equations for a two-phase stream. In calculating the fluctuating characteristics of the dispersed phase, equations borrowed from the models by Simonin (1991), Zaichik et al. (1994), and Derevich (2002) were used. Results of a comparative analysis with previously reported experimental and numerical data on two-phase flows with separation past sudden expansion in a plane channel and in a pipe are given. This work was supported by the President of the Russian Federation through the Foundation for Young Candidates of Sciences under Grant MK-186.2007.8 and by the Russian Foundation for Basic Research (Grants Nos. 05-08-33586 and 06-08-00967).     

高能重离子碰撞中末态粒子分布的非对称性

对Bevalac1.2A GeV Au+Au碰撞实验,根据以流方向为z轴的质心坐标系中末态粒子方位角分布的非对称性为极小的条件,确定了事件中五种质量范围(A=1,2,3,4,5-8)末态粒子的集合侧向流流角.在以流方向为z轴的质心坐标系中研究了不同质量末态粒子极角分布,结果表明质量越大的粒子在流方向分布得越集中,侧向流的“流”值越大.     

水平环道内油水气多相流动研究

为建立自主的多相流动数据库,在水平环道中进行了一系列水－气两相、油－气两相和油－水－气三相流动试验。本文测量了各相流动中由于摩擦而产生的压力损失,计算了压差梯度并作了比较;观察了各相流动中的流型;描述了各种流型的发生、发展和变化及其与流动介质的关系,并作了相互比较。     

Depinning Dynamics of Fluid Monolayer on a Quenched Substrate

Langevin simulations are preformed on the depinning dynamics of fluid monolayer on a quenched substrate. With increase in the strength of the substrate, we find for the first time a crossover from elastic crystal to smectic flows as well as a crossover from smectic to plastic flows above the depinning. A power-law scaling relationship can be derived between the drift velocity and the driving force for both the elastic crystal and smectic flows, but fails to be obtained for the plastic flow. The power-law exponents are found to be no larger than 1 for the elastic crystal flow and larger than 1 for the smeetic flow. The critical driving force and the averaged intensity of Bragg peaks remain invariant basically in the regime of smectic flow. A sudden increase in the critical driving force is observed within the crossover from the smeetic to plastic flows, and the averaged intensity of Bragg peaks shows sudden decreases within the crossovers both from the elastic crystal to smectic flows and from the smectic to plastic flows. The results are helpful for understanding the slip dynamics of fluids on a molecular level.     

超声速层流/湍流压缩拐角流动结构的实验研究

在Ma=3.0的超声速风洞中, 分别对上游边界层为超声速层流和湍流, 压缩角度为25°和28°的压缩拐角流动进行了实验研究. 采用纳米粒子示踪平面激光散射(NPLS)技术获得了流场整体和局部区域的精细结构, 边界层、剪切层、分离激波、回流区和再附激波等典型结构清晰可见, 测量了超声速层流压缩拐角壁面的压力系数. 从时间平均的流场结构中测量出分离激波、再附激波的角度和再附后重新发展的边界层的增长情况, 通过分析时间相关的流场NPLS图像, 可以发现流场结构随时间的演化特性. 实验结果表明: 在25°的压缩角度下, 超声速层流压缩拐角流动发生了典型的分离, 边界层迅速增长失稳转捩, 并引起一道诱导激波, 流场中出现了K-H涡、剪切层和微弱压缩波结构, 而超声速湍流压缩拐角流动没有出现分离, 湍流边界层始终表现为附着状态; 在28° 的压缩角度下, 超声速层流压缩拐角流动进一步分离, 回流区范围明显扩大, 诱导激波、分离激波向上游移动, 再附激波向下游移动, 分离区流动结构复杂, 相比之下, 超声速湍流压缩拐角流动的回流区范围明显较小, 边界层增长缓慢, 流场中没有出现诱导激波、K-H涡和压缩波, 流动分离区域的结构也相对简单, 但分离激波的强度则明显更强. 关键词： 压缩拐角 层流 湍流 流动结构     

电动增压器流量特性的测定与数值分析

应用计算流体动力学方法对研制的电动增压器的压气机整机进行了三维湍流流场模拟计算.计算中对压气机实体模型进行适应性很强的非结构三角网格划分,采用Realizable κ-ε双方程湍流模型模拟时均Navier-Strokes方程.利用热线风速仪对电动增压器出口截面的流量特性进行了测定.将计算的压气机出口流量特性以及速度场分布与实验值进行比较,结果基本吻合,这对电动增压器的结构设计优化具有重要的指导作用.     

激波与层流/湍流边界层相互作用实验研究

在超声速风洞中,分别对层流和湍流来流条件下的边界层和斜激波(激波强度足以引起流动分离)相互干扰进行了实验研究,利用纳米粒子示踪平面激光散射(NPLS)技术获得了两种条件下流场的精细结构图像;利用粒子图像测速(PIV)技术获得了两种条件下流场的速度场和涡量场;综合运用NPLS结果和PIV结果对比分析了两种流动的瞬时流动结构和时间相关性,实验结果表明:层流边界层内的分离区呈现出狭长的条状,而湍流边界层内分离区呈现出较规则的椭圆;在入射激波上游距入射点较远的位置,层流边界层外围拟序结构会诱导出一系列压缩波系,进而汇聚成空间位置不稳定的诱导激波,而湍流边界层则是在入射激波上游较近的地方直接形成较强且稳定的诱导激波;在入射激波下游,层流边界层内的膨胀区域较小且急促,膨胀后产生的再附激波很弱,而湍流边界层内的膨胀区域较大,膨胀后产生的激波较强。     

Depinning Dynamics of Fluid Monolayer on a Quenched Substrate

Langevin simulations are preformed on the depinning dynamics of fluidmonolayer on a quenched substrate. With increase in the strength of thesubstrate, we find for the first time a crossover from elastic crystal tosmectic flows as well as a crossover from smectic to plastic flows above thedepinning. A power-law scaling relationship can be derived between the driftvelocity and the driving force for both the elastic crystal and smecticflows, but fails to be obtained for the plastic flow. The power-lawexponents are found to be no larger than 1 for the elastic crystal flow andlarger than 1 for the smectic flow. The critical driving force and theaveraged intensity of Bragg peaks remain invariant basically in the regimeof smectic flow. A sudden increase in the critical driving force is observedwithin the crossover from the smectic to plastic flows, and the averagedintensity of Bragg peaks shows sudden decreases within the crossovers bothfrom the elastic crystal to smectic flows and from the smectic to plastic flows.The results are helpful for understanding the slip dynamics of fluids on a molecular level.