铁基添加剂增强细水雾灭火性能的实验研究

采用实验模拟的方法,研究了添加氯化亚铁的细水雾在不同添加剂浓度、不同喷头压力下,熄灭不同性质的液体池火的性能。实验结果表明:添加有氯化亚铁的细水雾,其灭火性能发生了显著变化。存在一个最佳的灭火浓度,其对应的灭火时间最短,耗水量最少,灭火效率最高。细水雾喷头的工作压力和燃料的性质也对细水雾的灭火性能有影响:工作压力越大,细水雾的平均灭火时间越短。在相同的实验条件下,细水雾扑灭煤油池火的时间要短于扑灭酒精池火的时间。     

细水雾遮蔽衰减目标热辐射的实验研究

设计与搭建了一套细水雾热遮蔽系统,研究了细水雾衰减目标热辐射的实际过程,分析了影响细水雾热遮蔽效果的内、外部因素。研究发现,0.71 mm大口径喷嘴的热遮蔽效果好于0.41 mm口径喷嘴;细水雾厚度越大对目标热辐射的衰减效果越好,但从减小目标与背景的辐射对比度的角度考虑,而是存在最佳水雾厚度值;采用向上喷射的方式比向下喷射具有更好的热遮蔽能力;对于向上喷射的细水雾,其不同高度上热遮蔽能力是不同的,表现出了随高度先增后减的趋势;风的存在,破坏了雾场并加速了雾滴蒸发,对细水雾的热遮蔽能力具有明显的减弱作用。     

风机频率变化对轮流降温制冷系统性能的影响

以轮流降温制冷系统为实验对象,在不同环境温度下,改变冷库的温度范围,调节风机频率,运用运行时间系数衡量系统能耗,探究冷库性能随各影响因素的变化。实验结果发现:库温不同时,随着风机频率的增大,对冷间降温时间影响降低;库温为0℃～2℃,风机频率50 Hz时,运行时间系数为0.24,系统处于"大马拉小车"状态,降低风机频率至30 Hz,运行时间系数提高到0.38,使冷库低能耗运行,为进一步优化系统设计提供了依据。     

动态细水雾的最佳热辐射消光粒径

研究了细水雾遮蔽衰减热辐射过程中,取得最佳遮蔽效果的动态雾滴初始粒径问题。综合考虑雾滴的光学特性和动力学特性,定义了热遮蔽指数作为度量动态雾滴消光能力的指标。在模型构建中,用索特粒径将多分散性的细水雾等效成单分散系;用Planck平均法获取水雾的灰体辐射特性参数;并采用数组调用、线性插值的方法提高大量计算Mie氏消光因子的效率。研究发现,基于遮蔽指数的最佳消光粒径要远大于基于光学特性的最佳消光粒径。     

含复合添加剂N2-双流体细水雾抑制乙醇火焰强化研究

细水雾扑灭油池火初期会出现火焰强化现象,这在一定程度上影响了细水雾灭火技术的安全性。本文研究了含复合添加剂N2-双流体细水雾对乙醇火的灭火有效性,从火焰温度、灭火时间和燃烧场流场结构特征三个方面,分析其对细水雾灭火火焰强化现象的抑制作用。实验结果表明:四种工况灭火效率从高到低分别为含KQ溶液N2-双流体细水雾>N2-双流体细水雾>含6%氟表面活性剂N2-双流体细水雾>Air-双流体细水雾;在含复合添加剂KQ溶液N2-双流体细水雾作用下,火焰强化现象几乎消失,同时表现出良好的控火效果,其原因是N2作为驱动气体则能预先稀释燃烧室内可燃气体浓度,降低火焰燃烧速率;而在氟表面活性剂与金属钾盐添加剂耦合作用下,有利于降低雾滴粒径,加快细水雾的蒸发与金属K离子的析出,从而提高了化学灭火和物理灭火作用。因此,KQ溶液N2-双流体细水雾灭火效率和控火能力大大提高。研究结果将为提高细水雾灭火技术的安全性提供指导。     

动力排气系统细水雾蒸发冷却试验研究

为了掌握设计的细水雾蒸发冷却器对发动机排气的喷雾降温性能,建立了喷雾降温试验台,用设计的屏蔽式气相测温装置和压力损失测量装置,准确测量了排气管内喷雾后的排气温度和压力损失。结果表明,细水雾蒸发冷却器向发动机排气内喷雾80 s,高温排气即可降至稳定温度,排气压力损失比喷雾前减小;雾化压力越大,喷雾流量越大,喷雾降温效果越好,压力损失越小;排气出口对应的液态水饱和温度可视为喷雾降温的极限温度。     

附加电极对扫描变像管性能的优化

 通过分析影响变像管性能的主要因素,以提高其时间分辨率、空间分辨率和动态范围为优化思路,确定了在扫描变像管中荧光屏邻近区域引入等径螺旋电极以产生纵向均匀加速场的优化方案。分析得知,该优化结构可以在几方面改善变像管的性能:增加粒子到达荧光屏的纵向速度、减小粒子通过偏转板与荧光屏之间区域的渡越时间和渡越时间弥散、提高荧光屏的亮度。在横向约束带电粒子束的发散,通过减小空间电荷像差而改善电子光学系统的空间分辨率。另外,附加电极的引入也为降低加速阳极电位和偏转电极电位从而提高偏转系统的灵敏度提供了一定的空间。     

单分子光学探针揭示易混聚合物受限纳米区域的动力学

常规的系综研究方法显示在动力学不对称的易混聚合物中存在着受限区域,但是不能给出受限区域的分布、尺度及受限区域内的动力学分布特征等.单分子光学探针被用来探测苯乙烯高聚物与苯乙烯寡聚物形成的易混聚合物薄膜中的受限纳米区域的动力学.实验发现易混聚合物中存在转动和固定不动的两种动力学形式的单分子,指示着单分子分别耦合到苯乙烯高聚物和苯乙烯寡聚物的聚合物链片段上.转动单分子的分布揭示了易混聚合物薄膜受限区域的分布特征.受限区域的尺度被估计为其可能接近于单分子探针的尺度(约2 nm).受限纳米区域中单分子的转动关联时间的分布揭示了受限纳米区域中聚合物动力学的分布特征.实验发现在含有更高浓度的苯乙烯高聚物的混聚物薄膜中具有更快的动力学行为,从而在单分子水平上揭示了易混聚合物中的受限纳米区域的动力学.     

细水雾遮蔽红外辐射的蒙特卡洛模拟及透射场分析

基于蒙特卡洛法,对水雾遮蔽热辐射衰减建立了光子状态序列的追踪模型.利用该模型对水雾粒子的多重散射进行模拟,分析了影响水雾消光性能的消光系数、水雾浓度、不对称因子等参数,发现不对称因子也是影响水雾隐身性能的重要参数.研究表明:对于消光系数相同的介质,不对称因子越小越有利于衰减目标热辐射强度,而采用朗伯比尔定律则不能获得此结论;在雾粒子半径远大于红外波长的情况下,提高水雾的浓度并减小粒子半径可有效提高水雾的衰减作用.     

空间相机自适应曝光

为实现空间相机的自适应曝光,提出了一种根据场景高亮度信息设置曝光参量的测光、解算、成像工作模式.在空间相机前加装大尺度面阵测光相机,在空间相机推扫某一区域前,测光相机首先采用预设的曝光参量获取该区域图像,实测当前区域的高亮度信息;再将该高亮度设为空间相机的饱和亮度,解算空间相机的曝光参量;随着卫星的转动,空间相机采用该曝光参量完成位置区域拍摄成像,实现空间相机的自适应曝光.地面验证实验结果表明:与采用固定的较小的曝光参量相比,本文方法可以减小欠曝光图像数量;根据某次实验结果统计,图像的灰度范围由37提高到253,图像熵显著提高.该方法能够根据当前场景内容充分利用成像系统的动态范围并提高图像的灰度层次和图像质量.     

水雾与可燃多孔介质火焰相互作用的实验研究

采用非传播扩散火焰形式,研究了固体可燃多孔介质中水雾-火焰的相互作用,探讨了床层厚度、多孔介质粒度以及燃料预燃时间对水雾灭火效果的影响。结果表明,随着预燃时间增长,水雾停止后床层内部可能发生闷烧现象,随着燃料粒度的减小,这种闷烧几率反而降低。这表明,固体火焰与水雾的相互作用有其独特之处。     

利用超声雾化器制作冷风机

利用超声雾化器制作的冷风机,具有水雾颗粒更细,更容易进行交换,在单位时间内能获得更多汽化热,使冷风机降温效率更高的优点。     

利用等离子体非定常射流实现单转子轴流压气机扩稳

实验研究了非定常等离子体射流对低速单转子轴流压气机稳定工作范围的影响。实验在低速单转子轴流压气机实验台上开展,在压气机转子前缘处布置一组等离子体激励器,通过施加非定常等离子体激励,在压气机转速为1500～2400r/min下实现了压气机扩稳。实验测量表明需要协调好激励器布置位置和激励强度之间的矛盾,将激励器靠近转子前缘对叶尖泄漏流的作用更强,不过距离转子过近会造成激励器与叶片之间易于爬电,这样无法提高激励强度,反而不利于扩稳,通过反复实验,发现在转子前缘19 mm布置激励器时不会发生爬电且扩稳效果比较理想。为了对等离子体诱导射流发生的反作用力有定量认识,利用电子天平测量了不同激励电压下反作用力的大小。     

深海不平海底对声场水平纵向相关性的影响

海底地形变化对与海底作用的声反射区声场空间相关性有重要影响。利用南中国海某深海海域的一次声学实验数据,对深海海底反射区的声场空间相关性进行了分析。实验观测到,在距离声源约29 km至35 km距离范围处,不平海底环境下的水平纵向相关性出现了一些不同于平坦海底环境下的振荡结构,利用射线声学理论分析并解释了这两种不同海底环境产生水平纵向相关差异的原因。结果表明,在深海平坦海底方向一次海底反射到达区,对声场起主要贡献的经过一次海底反射声线间的到达时间差随着水平距离的增加而逐渐减少,从而干涉叠加后的相位差在[0,2π]内发生周期性变化,导致该区域声场的水平纵向相关性随着间距增加呈周期性振荡现象;而不平海底方向的海底小山丘恰对一次海底反射声线的阻挡影响,不仅使得与平坦海底方向相同区域的声传播损失明显增大,而且由于相对更多的本征声线路径的复杂多途干涉,该区域水平纵向相关性不再呈现明显的振荡周期,相关系数也有所下降。研究结果对于分析在深海复杂海底地形环境下的声呐阵列探测性能具有重要意义。      

基于数字粒子图像测速的水雾粒径测量算法及实验

针对利用传统数字粒子图像测速（DPIV）法测量水雾粒径时粒子影像拉长对测试结果的影响,提出了基于DPIV建立的改进图像法（IIM）。设计了水雾粒径测量试验系统,对细水雾进行实时测试,并对比了采用本文算法与直接等效法测试水雾粒径子半径的差异。结果表明：采用本文的IIM得到的测试结果更为准确。通过最小二乘法对粒径分布进行拟合,发现对数正态分布函数和威布尔函数都可以较好地描述粒径分布。     

质子交换膜燃料电流道淹没与传质强化

在地面常重力环境下,采用透明电池可视化方法研究了质子交换膜燃料电池阳极和阴极的流道淹没现象。分别研究了阳极和阴极反应物流量对电池内部传质和电池性能的影响。结果表明,电池阴极的淹没区域比阳极大,由电极淹没引起的气体传质受限和电化学反应受限主要发生在阴极。提高反应物流量能够强化气体传质并提高电池性能,并且提高电池阴极侧反应物流量比提高阳极侧反应物流量对提高电池性能更有效。本文工作为进一步开展微重力环境中的燃料电池实验提供了比较依据。     

高温横流燃气喷雾掺混的数值研究

高温高压条件下受限空间内旋流喷雾与横向气流的掺混规律尚不清楚,本文对圆形通道内高温燃气与旋流喷雾掺混蒸发过程进行了三维数值模拟,探究流场特征与掺混规律,研究增强流场掺混效果的方法。研究结果表明,四喷嘴周向均匀布置可以使雾化液滴群较均匀的充满掺混空间。相邻喷嘴中间区域液滴群浓度较高,气相温降较大。靠近壁面区域出现多组小尺度的旋涡对结构,小尺度涡结构的发展是促进掺混蒸发过程的主要方式。喷嘴雾化锥角、轴向倾角、切向倾角影响雾化液滴滞留时间及喷雾轴向贯穿深度,进而对掺混效果有较大影响,选择适中的喷嘴雾化角及入射角有利于流场掺混均匀。     

电动汽车空调热泵微通道换热器扁管布置方式对制热性能的影响

本文针对电动汽车空调热泵系统的室内微通道换热器制热性能进行了研究.首先对换热器的流程排布进行了优化分析,得到四流程12-13-13-12模型性能最优.在优化分析的基础上,实验研究了室内换热器扁管横竖布置方式对单体及系统制热性能的影响.结果发现在单体实验中,扁管竖置布置时的内部制冷剂分布均匀度远好于扁管横置布置,其换热量与出风温度比扁管横置布置分别提高了11.2%~16.5%与6.3%~8.4%.系统制热实验结果表明,扁管横置布置的制冷剂分布均匀度仍小于扁管竖置布置,且其受压缩机转速影响较大.而当扁管竖置布置时,制冷剂分布均匀度随着压缩机转速增大而减小.而随着室外环境温度的降低,扁管竖置布置的优势减弱。     

水雾作用下富燃料甲烷预混火焰化学发光特性

利用阶梯光栅光谱仪与自行研制的水雾协流管式燃烧器,对富燃料甲烷/空气层流预混火焰化学发光特性进行实验研究.分析了锥形预混火焰燃烧过程中火焰面OH、CH以及C2自由基粒子光谱强度分布规律,以及水雾协流作用下的预混火焰发射光谱特性,探讨了水雾液滴对富燃料甲烷预混火焰发射光谱的影响.实验结果表明:当水雾量充足时,作用于内锥火焰阵面的水雾液滴使得火焰阵面OH、CH以及C2自由基粒子发射光谱强度减弱,抑制预混火焰燃烧;当作用于火焰面的水雾载荷比较小时,富燃料预混火焰的OH、CH的发射光谱强度得到一定程度的增强.     

受限空间内旋流回流区特性

为了研究受限空间内旋流回流区的三维结构特性,采用realizable k-ε模型模拟了旋流数等于0.884时,不同受限空间内的旋流流场.受限率是影响回流区形态的重要因素,受限率大于6时,中心回流区与下游回流区是两个独立的区域,有两对涡结构;受限率在3~6之间时,中心回流区与下游回流区合并到一起,存在两对独立的涡结构;受限率小于3时,流场截面内形成一个气泡状的中心回流区,有唯一的一对涡结构.受限率在3附近时,存在一个过渡状态,回流区的形成过程与其他工况明显不同,先后出现了多螺旋、单螺旋、双螺旋的涡核进动形式,其中单螺旋和双螺旋的涡核进动方向与多螺旋涡核进动方向相反.