气液两相流中旋涡诱发圆柱振动时的脉动升力研究

一定条件下 ,垂直上升矩形截面管内的气液两相流横向冲刷水平布置的圆柱时 ,圆柱在与来流垂直的水平方向上受到了脉动升力的作用。本文在 1.6× 10 4到 6 .0×10 4的 Re数范围和 0到 0 .32的来流含气率范围内 ,进行了实验研究。实验中 ,流体工质为由空气和水混合而成的泡状流 ,采用弹性梁 -电阻应变式小力值传感器来测量圆柱受到的脉动升力 ,利用计算机对传感器的输出信号进行连续采集 ,采集频率为5 0 0 Hz。对由实验得到的脉动升力数据进行自功率谱分析 ,得出在两相流中只有在小于 0 .10～ 0 .12的来流含气率范围内 ,圆柱后部才会形成涡街 ,且此时的 Strouhal数随来流含气率的增大而增大 ;由脉动升力数据的均匀方根值算出脉动升力系数 C′L发现小 Re数时 C′L 随来流含气率的增大而增大 ,而在大 Re时 C′L 随来流含气率的增大先稍下降后再增大。     

最大偏心圆环空间自然对流传热的数值分析

采用正切圆坐标变换 ,对不同直径比以及上、下、侧面三种偏心位置 ,偏心率达到最大值± 1的变壁温水平圆柱环形封闭空间内空气的自然对流传热进行了数学模拟 ,求出的二维空间温度分布与实验拍摄相应的温度干涉条纹图片吻合良好。计算结果同时给出流线分布及内、外壁面的局部传热系数、热流量。并与现有的偏心率小于 1的有关资料作对比分析。数值计算的范围是 :2 .0× 1 0 2 ≤ Ra≤ 3 .0× 1 0 5,1 .3≤ Do/Di≤ 3 .8,Pr=0 .70 6,|ε|=1 .     

铝合金LC4和LY12CZ应变率相关力学性能的实验研究

对国产铝合金LC4和LY12CZ进行了准静态和动态拉伸、压缩试验研究。应变率范围从2×10(-4)～1.4×10~3s~(-1)。实验表明:LC4和LY12CZ都是应变率不敏感材料,同时发现它们的压缩应力应变曲线高于拉伸应力应变曲线。本文根据实验结果分别建立起该材料的本构方程。     

中等雷诺数圆柱尾流旋涡脱落的控制

介绍通过实验对圆柱尾流旋涡脱落进行抑制的方法及其结果.实验模型的展径比为38,实验的雷诺数范围为3×102～1.6×103.抑制方法是在圆柱（直径为D）表面沿展向每隔一定间距伸出一直径0.18D、长度为1.5D的小棒.实验结果表明,当棒间距小于3D,棒与来流夹角在30°～90°范围内,可有效抑制旋涡脱落.     

微尺度圆管内气体流量的实验测量

以氮气和氦气为工作介质,研究了微尺度(φ=17.6μm,17.9μm)圆管内压力驱动的气体流动,测量了在不同进出口压力下的流量,并与计算值进行了比较.结果表明,即使对于极低Mach数(M=0.003～0.03)流动,其可压缩性仍十分明显,它来源于微尺度效应.在本文的实验参数下,Kundsen数范围为3×10-3～7×10-3,表面滑移不明显,稀薄气体效应可以忽略.     

横向振动方柱波动升力实验研究

本文对均匀流中静止方柱和横向强迫振动的方柱进行了实验研究。实验雷诺数范围为 3×10~3～10~4,振幅与柱截面宽度之比 A/D 达到0.7,实验折合速度范围为 4.5≤V_r≤12。文章重点研究了较高振幅振动柱的锁定现象、波动升力与柱位移之间的相位变化,讨论了方柱涡激振荡、驰振和气动稳定性问题。对流场进行的流动显示,清晰地显示出锁定区涡脱落过程、近尾迹流场随振动频率和振幅的演化规律,从而对振动柱波动升力与相位变化的物理机制获得进一步认识。     

串列双方柱体流体动力载荷研究

本文通过流动显示,热线测频和流体动载荷测量在水槽中研究了绕经不同柱间距比S/D(S为双柱间距,D为柱体截面宽)串列双方柱体流动特性。实验雷诺数为Re=6×10~3,柱间距比0.5≤S/D≤10实验测量了涡脱落频率、时间平均阻力、动态阻力和动态升力。通过实验结果综合分析给出临界柱间距范围2.5≤(S/D)_(cr)≤3.0,并将串列双方柱流动随柱间距的变化划分为二种流态区。在临界柱间距,作用于双柱体的流体载荷、涡脱落频率以及流谱都发生跃变。文中分析讨论了两个流态区的特性以及在临界柱间距出现的双稳态特性。     

后掠激波诱导分离特性的马赫数影响

利用壁面压力测量和表面油流显示技术对后掠压缩角产生的激波与湍流边界层干扰进行了实验研究。主要研究了来流马赫数对干扰分离特性和起始分离条件的影响，实验的马赫数为１．７９，２．０４和２．５０，相应的雷诺数为２．４２—２．４７×１０￣７／ｍ．实验模型共１５个，其后掠角变化范围是０°—６０°，流向压缩角变化范围是１０°—３０°，实验结果表明，与二维干扰不同，对于大后掠角的三维干扰来说，分离线上的压比和起始分离时的无粘激波压比近似相等，且是一个与马赫数无关的常数。     

金属蒸气真空弧离子源CO离子注入对不锈钢摩擦磨损性能的影响

采用金属蒸气真空弧离子源对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行Co离子注入,考察了注入处理试样的摩擦磨损性能.结果表明:Co注入处理样品的表面硬度比未注入样品的高1.0～1.5倍,且硬度随离子束流密度的增大而增大;Co注入处理试样的摩擦系数显著降低至约0.20,磨损体积损失降低25%～45%;当束流密度为22μA/cm2、注入剂量为5×1017/cm2时,注入处理样品的摩擦系数为0.19,耐磨寿命最长;在所选定的试验参数范围以内,当临界束流密度处于22μA/cm2时,保留剂量最大,改性表面硬度最高,耐磨性能最佳.     

环氧树脂表面金属离子注入改性层的摩擦学性能研究

以 3种剂量 (2× 10 1 5 ions/cm2 、1× 10 1 6 ions/cm2 及 1× 10 1 7ions/cm2 )分别对环氧树脂进行 Al、Ti和 Fe离子注入处理 ,采用 MM- 2 0 0型摩擦磨损试验机考察了注入改性层的摩擦学性能 ,采用傅立叶变换红外光谱仪分析离子注入前后环氧树脂表面基团及其键合方式 .结果表明 :3种金属离子注入处理后环氧树脂的耐磨性均显著提高 ,摩擦系数降低 ;其中 Al离子注入处理的摩擦学改性效果最好 ;对应于环氧树脂最小磨损体积损失的不同金属离子的注入剂量亦不同 .红外光谱分析结果表明 :经 Al离子注入后 ,环氧树脂表面保持微量的吸附水 ;同时其表面发生了脱氢及氧化等作用 ,形成了新的化学基团 ,且其立体网状交联程度提高 ,这使得离子注入处理后环氧树脂的减摩耐磨性能得以明显改善 .     

布置方式对U型管不稳定性的影响

从实验和理论两方面研究了不同布置方式对加热Ｕ型管不稳定性的影响。实验在氟利昂－１１３试验台上进行，研究了不同布置Ｕ型管在三种压力工况，六种加热工况及各种流量下的流动不稳定性。理论研究得出了系统稳定性的判据，比较了不同布置方式Ｕ型管的脉动起始边界；并对实际工业现场的Ｕ型管布置方式进行了模拟数值计算，比较了在较高系统压力下不同布置方式Ｕ型管的脉动起始边界     

垂直下降管中两相流的流型以及液相粘度对流型的影响

对空气－油在垂直下降管中的流型进行了实验研究，采用的管径为２９ｍｍ，油和空气的折算流速分别达到４ｍ／ｓ和２０ｍ／ｓ，并借助于压降脉动分析和目测观察相结合的方法来进行流型的识别。研究表明，油气两相流的流型不同于低粘液体的两相流流动，通过实验研究并结合前人的研究成果，给出了液相粘度对流型转变的影响趋势。     

虚边界元法的理论分析

通过平面位势问题,对虚边界元方法的理论基础进行了探讨性研究。在此基础上,给出虚边界与真实边界间的距离选取法,其实质是距离的选取依赖于边界的离散化。     

明渠气二相流的双流体模型

从解决平均二相流基本方程的封闭问题出发,分析了水利工程中气水二相流的特点,介绍了据此提出的可用于水利工程稀疏气泡流计算的双流体模型,并对明渠气水二相流进行了算例验证。     

疲劳等损伤线的实验验证和分析

关于疲劳等损伤线的研究目前存在几种观点。本文根据高低二级应力作用下的疲劳寿命试验,验证了等损伤线互不平行且向下汇聚。还讨论了等损伤线的表达式,斜率变化和二级载荷下的疲劳寿命估算等问题。     

水平管内油——水两相流动压降规律的实验研究

设计和建造了内径为26．1mm,长30m的水平不锈钢多相流实验环道,利用白油与水进行了油－水两相流流型和压降实验。本文针对各种流型,分析了油－水两相流动的压降规律和油－水混合液有效粘度,指出有效粘度法只适用于油－水分散流型的压降预测,对于分层流型式其它混合流型使用合适该种流型的压降预测模型来计算压降。研究结论对油田现场的油水混输管路的经济运行具有较大的指导意义。     

利用血管生成模型计算实体肿瘤内的血液动力学

肿瘤血管生成(Tumor-induced Angiogenesis)是指在实体肿瘤细胞诱导下毛细血管的生长以及肿瘤中血液微循环的建立。肿瘤内血液、组织液等流体流动在肿瘤药物输运过程中扮演着重要作用,而这些流动受到肿瘤内微血管网络结构的直接影响。目前要获得精确的肿瘤内外的毛细血管拓扑结构存在一定困难,因此给肿瘤内的血液动力学研究带来困难。本文根据肿瘤内外的复杂生理特性,建立肿瘤内外血管生成的二维离散模型,在获得相对真实的毛细血管网络拓扑结构基础上对肿瘤内的血液动力学进行初步计算,数值计算的结果加深了对肿瘤的复杂生理特性的理解,同时也给肿瘤内的药物输运给予一定的提示。     

群沙射流结构的实验研究

本文以90－150μm的标准细沙为研究对象，利用超声波速度剖面测量仪和数码摄录机进行了垂直入水群沙射流的实验研究，给出了的群沙入水后的运动规律。我们发现，群沙湍射入水的一霎那，底部瞬时产生反射波，由它带动的流速与群沙入水带动的流速同量级。     

水平油气输送管线中液滴升力的理论预测

通过对油气输送条件下液滴运动状态的分析，提出了考虑相间局部滑移和局部剪切速率分布的水平布置管线中液滴局部升力的计算方法。研究表明液滴升力值在靠近液膜表面位置存在一最大值，可达液滴重力的33％，这时液滴将在剪切气流的作用下被强有力地抬升到气核中去，而气核中液滴的平均升力约为液滴重力的10％。因此，在研究油气输送条件下液滴扩散和空间分布规律时应当合理计及液滴升力的作用。     

水平管道气固两相分层流动过程的研究

以空气作为输送动力、粉煤灰及玻璃微珠作为输送物料,对气力输送管道中气固两相流的流动特性进行了系统的试验研究.对管路系统的特性、操作条件、物料和气体的性质等影响气固两相流压力损失的主要因素进行了探讨.并在实验的基础上对两相流动的沉积速度、经济速度进行了确定.同时在对粉体受力分析的基础上建立了分层流动的物理及数学模型,通过对比数学模型计算值与试验值得出该数学模型具有一定的计算精度,能够用于指导分层流动的研究及应用.