高速非均匀热气流中跨流喷射的两态燃油浓度分布计算

一、前言 燃油浓度分布与气动特性是决定发动机燃烧室性能的两个关键。试验结果表明,实际燃烧室中,流体速度的不均匀性与温度对燃油浓度分布的影响均需考虑。本文在试验研究基础上,介绍了非均匀高速热气流中跨流喷射的两态燃油浓度分布的计算方法。     

来流温度速度不均匀时换热器效能的分析

本文得出了逆流换热器来流温度分布不均匀、相变叉流换热器单相侧来流温度分布不均匀不影响换热器效能的结论；来流速度分布不均匀削弱了换热器的传热，温差场均匀性因子愈大效能愈高，即“换热器温差场均匀性原则”也能指导来流速度分布不均匀的逆流和相变叉流换热器的热分析。     

超声速流场条件下激光辐照耦合效应数值模拟

激光辐照结构物包含复杂的多物理场耦合问题,其存在流、热、固多种机制的耦合效应。结合计算流体力学(CFD)和有限元方法,对超声速条件下的激光辐照平板问题进行了热流固耦合分析。采用CFD方法得到平板附近流场分布,利用有限元方法计算平板的温度分布,并将二者结合起来实现流体和固体间的数据交互。理论分析确定了流场效应的最主要影响参数为来流马赫数与攻角。对于不同马赫数,激光区域在6 Ma条件下存在温度的谷值,小于等于6 Ma条件下主要体现为冷却效应,而6 Ma以上主要体现为气动加热效应。攻角增大会导致激光区流体质量流量的增加,使冷却效应更加明显。最后综合分析了流场气动加热和冷却两种效应的产生机制。     

多背压凝汽器温差场均匀性分析

一、引言 所谓温差场是指换热器中热冷流体间温度差的空间分布。过增元等通过对逆流、叉流和顺流换热器温差场的分析,提出了“换热器温差场愈均匀,不仅热力学效益愈高,而且传热效能也愈高”的新构想,并称其为“温差场均匀性原则”。温差场均匀性原则的应用实例还不够多,其严格性和普遍性也还有待进一步完善。     

限制域对中心分级燃烧室出口温度分布的影响

为了研究中心分级燃烧室的气动热力特性以及火焰筒限制域对出口温度分布的影响,在三头部燃烧室中进行了流场、油雾场、组分场测试,并在高温高压下测量了不同火焰筒限制域的出口温度。实验结果显示,限制域的缩短会增加出口热斑面积和OTDF。借助数值模拟得出限制域减小使已燃回流产物的稀释作用减弱,预燃级附近产生更高的局部高温。同时其更短的停留时间和较弱的掺混,综合导致了该方案出口温度分布不均匀,使HAR以及OTDF增加。     

跨流域高超声速绕流环境Boltzmann模型方程统一算法研究

如何准确可靠地模拟从外层空间高稀薄流到近地面连续流的航天器高超声速绕流环境与复杂流动变化机理是流体物理的前沿基础科学问题. 基于对Boltzmann方程碰撞积分的物理分析与可计算建模, 确立了可描述自由分子流到连续流区各流域不同马赫数复杂流动输运现象统一的Boltzmann模型速度分布函数方程, 发展了适于高、低不同马赫数绕流问题的离散速度坐标法和直接求解分子速度分布函数演化更新的气体动理论数值格式, 建立了模拟复杂飞行器跨流域高超声速飞行热环境绕流问题的气体动理论统一算法. 对稀薄流到连续流不同Knudsen数0.002 ≤Kn_∞ ≤1.618、不同马赫数下可重复使用卫星体再入过程(110–70 km)中高超声速绕流问题进行算法验证分析, 计算结果与典型文献的Monte Carlo直接模拟值及相关理论分析符合得较好. 研究揭示了飞行器跨流域不同高度高超声速复杂流动机理、绕流现象与气动力/热变化规律, 提出了一个通过数值求解介观Boltzmann模型方程, 可靠模拟高稀薄自由分子流到连续流跨流域高超声速气动力/热绕流特性统一算法.     

全玻璃真空太阳能热水器内流场的影响因素分析

本文通过对均匀加热条件下的全玻璃真空管太阳能热水器内流场的计算流体力学模拟,研究了管内的对流换热过程,分析了器内流场的影响因素以及真空管与水箱连接处的流体速度、温度分布,计算与实验结果相一致,结果表明,在真空管与水箱连接处出现随机的涡流,对换热过程不利,特别是对于增加反射板的类似真空管双面受热的热水器情况,应采取措施确保管内对流换热流动的有序性。     

壁面热特性对超声速燃烧室热环境的影响

在分析燃烧室壁面的对流-辐射耦合换热特性基础上,考虑燃烧室热环境与冷却系统间的相互关系,提出了一种以燃烧室材料许用温度为约束的非均匀冷却壁面热特性设计方法.以某型超声速燃烧室为例,采用混合分数平衡化学反应和液滴离散相模型,计算分析了壁面热特性对燃烧室壁面热流构成、热环境及冷却系统热负荷的影响.结果表明,壁面热特性对超声速燃烧室热环境的影响值得重视,非均匀冷却壁面热特性设计能有效减少燃烧室热损失.     

球头高超音速热绕流的研究

本文研究了加热（冷却）对流动的影响。通过计算分析了在不同来流马赫数和加热量下，加热对球头高超音速绕流的影响规律。研究表明，加热对流动有着显著的影响，将使流动出现“热斥冷吸”、表面压力和激波距离增大、加热与冷却影响的非线性、加热使超音速区内马赫数下降趋向于１等现象。     

纳米尺度圆柱绕流现象的分子动力学模拟研究

本文采用分子动力学模拟方法,利用Lennard-Jones(L-J)势能模型,模拟了Re为28时Ar流体流过Pt纳米圆柱的绕流现象.采用小步长时均值作为涡的瞬时值的方法,在纳米尺度、纳秒量级下得到了涡的周期性产生、组合、发展和脱落现象;在大步长时均条件下,得到了稳定的对称涡,表现出了绕流现象在不同时间范围内的不同特征.绕流过程还体现了流体的密度变化,圆柱上游密度大于下游密度、对称的两侧离轴线越远密度越大.结果表明,分子动力学模拟方法可以有效地细节刻画圆柱绕流现象.