管式换热器积灰特性的实验研究

在实验室建立了气侧污垢热阻实验台，实验研究了管式换热器管内微粒污垢的积聚特性，结果表明积灰随时间呈现渐近特性，没有发现诱导期。同时还考察了流体速度，颗粒直径和浓度对渐近污垢热阻的影响．     

基于涡流发生器的风洞试验段附面层控制数值模拟

沿试验段侧壁发展的附面层是影响飞行器半模型实验数据精准度的主要因素之一.利用数值模拟方法验证了涡流发生器减小附面层影响的可行性,重点分析了安装角度、结构尺寸、安装位置及个数等设计参数对附面层内速度分布的影响规律,对涡流发生器尾涡强度以及沿流向的发展规律进行了初步探讨.结果表明,涡流发生器产生的尾涡能够有效改善附面层内的速度分布,进而减小附面层厚度,降低附面层影响;涡流发生器的后缘应略高于当地附面层厚度,安装角度、位置、个数等参数必须合理设计以减小涡流发生器对试验段主气流的影响.基于计算结果初步设计了可用于2.4 m跨声速风洞半模试验段的涡流发生器,在亚声速范围内能够减小模型区侧壁附面层厚度66%左右,对核心流Mach数影响小于0.003,为涡流发生器的实际应用提供了依据.      

翼型涡流发生器抑垢性能的实验研究

为了获得翼型涡流发生器的抑垢特性,采用离线称重法,研究了在不同间距、不同攻角下三角翼、矩形翼、梯形翼三种翼型涡流发生器对CaCO₃污垢结垢量的变化。结果表明:翼型涡流发生器具有抑垢性,单位面积结垢量要少于光片;三种翼型中,具有较小迎流截面积的三角翼试片结垢量最少;攻角对抑垢性有影响,攻角30°布置翼的结垢域要少于攻角90°的翼;翼的排列间距对结垢量也有影响。     

涡流发生器对风力机专用翼型气动特性的影响

为了深入研究风力机叶片的减阻方法及效果,本文探讨了涡流发生器对风力机专用翼型的气动性能的影响。研究对象为直叶片段,涡流发生器安装在叶片段20%弦长处,并采用CFD方法对光滑叶片段及安装涡流发生器后的叶片段分别进行了模拟,得到了翼型的气动特性曲线。对比14°攻角下的两种情况的流动特性,发现在大攻角的情况下,涡流发生器确实能够推迟流动分离,从而极大地减小翼型的阻力,并且增大了翼型的最大升力系数;其次,本文分析了涡流发生器对叶片段表面压力分布的影响,发现涡流发生器对下游方向的影响明显大于对上游区的影响,这一点与涡流发生器搅乱下游流场的作用是一致的;最后,本文分析了涡流发生器控制流动分离的机理。     

小尺度涡流发生器强化传热机理的研究

在矩形槽道内布置了不同高度的小尺度涡流发生器,采用湍流模型对流体在其中的流动与传热特性进行了数值模拟,并对流体在槽道中的传热和流动特性进行了对比研究.分析了小尺度涡流发生器诱导涡的特性及其对湍流相干结构的影响与作用,讨论了湍流相干结构对温度场的作用机理,解释了涡流发生器强化换热的机理.     

微牛物污垢形成的传热传质模型

为研究循环冷却水中微生物污垢的形成,本文综合考虑微生物的传质和吸附过程,建立了微生物污垢形成的传热传质模型。该模型基于微生物生长动力学原理,建立了水质参数与污垢热阻的关联关系,并考虑了微生物比生长速率、致垢物质的沉积与脱除速率。通过微生物污垢动态模拟实验,对相关参数进行分析测量,以验证该传热传质模型准确性。实验结果表明:由该模型计算的污垢热阻预测值能够与实验结果很好吻合,验证了该模型的正确性,其综合预测误差为5.8%。     

超音流动中一种非对称斜坡型微型涡流发生器结构的参数优化

本文利用正交实验方法,以边界层不可压形状因子作为主要实验指标,通过数值模拟对一非对称斜坡型微型涡流发生器的结构参数进行了优化,对各结构参数进行极差分析后的结果表明,涡流发生器的高度对不可压形状因子和边界层厚度的影响最大,其次是其宽度,长度的影响作用最小。同时给出一系列较优的比例参数,使涡流发生器可以达到对激波边界层干涉较优的控制效果,其适应工况在来流Ma=2.3~2.8之间。这对涡流发生器的初期设计具有一定指导意义。     

涡流发生器对水翼流动分离的控制作用研究

流动分离是引起水翼升阻比下降、诱发振动和噪声的重要原因。本文将涡流发生器应用于水翼,实验研究了涡流发生器对水翼上流动分离的抑制作用。通过在NACA0015翼型前缘设置一列微型涡流发生器,测试了不同来流速度下,水翼吸力面的压力分布。实验结果发现,涡流发生器应用于水翼时,可增大近壁面流体动量,从而延迟甚至抑制流动分离的产生。类似于空气中作用,涡流发生器的高度对其控制流动分离的效果影响很大,当高度相对边界层厚度较小时,涡流发生器能较好地抑制流动分离。然而随着高度增加,对效果的影响却是非线性的,其原因还有待于进一步深入研究。     

IET短周期涡轮实验台模拟高空涡轮性能试验研究

本文介绍了中国科学院工程热物理研究所(IET)短周期涡轮实验台的结构、特点和试验过程,参照高空台对航空发动机模拟高空试验的要求,对短周期涡轮试验台和长周期高空台发动机模拟试验进行了比较,探讨了利用短周期实验台进行模拟高空涡轮性能试验的可行性.通过一个低压模型涡轮的试验,验证了本实验台在进行涡轮模拟高空性能试验方面的功能和可信性,从而拓展了本实验台的使用领域.试验获得的模型涡轮的设计点性能以及变工况特性,为研究低雷诺数条件下涡轮内部流动机理和设计提供了丰富的实验数据.     

涡流损耗对爆炸去磁脉冲发生器输出性能的影响

 为了提高爆炸去磁脉冲发生器的输出能量，设计了绝缘层截断涡流回路磁体结构，以减小冲击去磁过程中磁体内产生涡流造成的能量损耗。把圆柱形钕铁硼磁体切分成4块，在块与块之间增加聚脂绝缘层，再组合成一个圆柱形整体，形成截断涡流回路的磁体结构。采用Maxwell 3D电磁场有限元分析软件，对未切分和切分后的钕铁硼磁体进行了静磁场计算，分析了两种结构下的磁感应强度分布。对这两种磁体结构的脉冲发生器进行了爆炸实验，测量了脉冲发生器输出的感生电动势，分析了涡流损耗对发生器输出电流的影响。结果表明：磁体中截断涡流回路的脉冲功率发生器涡流损耗较小，能够输出更大的电能。     

燃气发生器空气压力控制策略研究与实现

燃气发生器采用高压空气加燃料燃烧的方式产生持续气流,为了保证发生器的效率和稳定性,燃气发生器对空气压力调节速度和精度要求很高。系统采用压力和位置串级控制方式,并结合模糊PID控制策略,通过优化控制参数,确保了大范围压力调节的动态响应和控制精度,通过试验验证,调压阀位置调节精度优于0.2%,在1.5MPa~5.8Mpa范围内,压力调节时间小于1秒, 压力控制误差小于0.1MPa。     

Numerical and Experimental Comparative Study on Nanofluids Flow and Heat Transfer in a Ribbed Triangular Duct

Numerical and experimental investigation is carried out to study the effect of combined vortex generator and nanofluids on turbulent heat transfer and fluid flow characteristics in an equilateral triangular duct. A triangular duct provides a lower heat transfer rate and lower pressure drop compared to other duct configurations. The improvement of heat transfer of these ducts increases their importance for providing higher heat transfer and lower pressure drop. Two different types of nanoparticles, namely Al₂O₃ and SiO₂, suspended in distilled water with two particle concentrations are successfully prepared and experimentally tested. The numerical and experimental results show dramatic heat transfer enhancement by using a vortex generator and nanofluids, simultaneously accomplished with a moderate increase in the friction factor. A low deviation has been seen between the present numerical and experimental results.     

涡发生器对高超声速轴对称进气道外部流动的影响

采用三维CFD黏性模拟考察涡发生器对高超声速轴对称进气道外部流动的影响.针对前缘钝化半径0.8 mm和3.2 mm的轴对称进气道外部流场,以涡发生器高度与当地位移边界层厚度比值为影响参数,考察流场结构与性能参数的影响规律.结果表明,涡发生器产生的干扰波系使得前缘激波向外偏移,下游近壁面流动与主流区出现明显的交换,下游流动出现明显的展向非均匀性.涡发生器对流动的影响沿流向逐渐减弱.在气流压缩性能方面,涡发生器下游压比、动压比沿流向开始增大,随后逐渐恢复到无涡发生器工况;Mach数、总压恢复系数开始降低,随后逐渐向无涡发生器工况趋近.涡发生器高度与当地位移边界层厚度的比值h可作为衡量其影响的重要参数.当h≤1.5时,进气道流场结构、性能参数的变化几乎可忽略,h≤3.0时进气道入口处性能参数几乎能够恢复到无涡发生器工况.      

A numerical analysis on flow field and heat transfer by interaction between a pair of vortices in rectangular channel flow

This paper is a numerical study of the effect of flow field and heat transfer created by interactions between a pair of vortices generated by a vortex generator in a rectangular channel flow. In order to analyze the vortices produced by the vortex generator, the pseudo-compressibility method is introduced into the Navier–Strokes (NS) equation of a three-dimensional unsteady, incompressible viscous flow. A two-layer k–ε turbulence model is used on the flat plate three-dimensional turbulence boundary to predict the turbulence characteristics of the vortices. The computational results accurately predict the vortex characteristics, which are related to Reynolds stress, turbulent kinetic energy, and flow field. Also, in the prediction of thermal boundary layers, skin friction characteristics, and heat transfers, the present results are reasonably close to the experimental results obtained by other researchers.     

柴油机喷嘴入口圆角对线空化影响的试验研究

柴油机喷嘴内的线空化是一种呈现线状形态的特殊空化现象,具有高瞬态性。本文利用自搭建的稳态试验台,设计了双孔min-SAC比例放大喷嘴。并在稳定喷射压力和固定针阀升程条件下开展了试验研究。研究表明,随着喷射压差的升高,喷嘴内部线空化程度随之增加;喷孔入口圆角会影响喷嘴内部涡旋运动,进而影响线空化的分布特征;在高针阀升程下,几何诱导空化对线空化有促进作用;当喷孔入口存在倒圆角时,喷嘴内几何诱导空化被明显抑制,线空化分布特征明显不同。     

Hermite-Gaussian beams with sinusoidal vortex phase modulation

In this Letter,vortex phase and sinusoidal phase modulations of Hermite-Gaussian beams are studied theoretically and experimentally.The coding method of the experiment is introduced in detail,and the evolution law of focus under different beam order(m,n) and topological charge(l) is given.In order to verify the accuracy of the generation experiment,the optical field distribution under sinusoidal vortex modulation is analyzed deeply.The relevant analysis and methods provided in this Letter have certain practical significance for the development of laser mode analysis,optical communication,and other fields.     

肋片双面带涡产生器的扁管管片式散热器数值研究

采用数值模拟的方法,研究了流道内上下两肋片均布置有涡产生器的扁管管片式散热板芯的传热与阻力特性,并与流道单面布置涡产生器的换热板芯进行了对比.结果表明,采用双面带涡产生器的肋片表面能在提高Nu的同时,降低流动阻力,换热性能得到了明显的提高,在Re=1500时,平均Nu数提高了8.6%,横向平均Nu最大提高了30%,阻力下降了6.5%.     

EFFECTS OF THE PITCH OF IN-LINE DELTA WINGLET VORTEX GENERATORS ON HEAT TRANSFER OF A FINNED THREE-ROW FLAT TUBE BANK

The naphthalene sublimation technique via the heat and mass transfer analogy is used to study the effects of the pitch of in-line delta winglet vortex generators on heat transfer and pressure drop of a finned three-row flat tube bank. The results show that the pitch of the in-line vortex generator has a strong effect on the heat transfer performance. The optimal pitch depends on the performance evaluation criteria. With the configurations considered in this article, for identical pumping power or combined constraint, a small pitch of 0.33 is best; for the identical pressure drop constraint, a value of 0.42 is best.     

突体剖面线型的流噪声机理分析和试验研究

本文在分析突体马蹄涡和湍流脉动压力特性的基础上，在中国船舶科学研究中心０３Ｂ水筒，试验比较了不同剖面线型的突体模型流动噪声，降噪效果３－５ｄＢ，提出了突体部面低噪声设计的实验依据和具体方法。