声学时间尺度下活塞效应的数值模拟研究

流体在气液临界点附近热平衡重新建立的时间大大缩短,这主要依赖于“活塞效应”对能量输运的加速作用,它本质上是一种热声波动作用。本文从基本控制方程组出发,通过数值求解流体动力学控制方程组,对声学时间尺度上超临界CO2中的动量和能量输运过程展开研究,结果表明流体温度空间分布不遵循经典傅里叶导热模型,其随时间的演化过程呈现明显...     

Casimir force on a piston at finite temperature in Randall-Sundrum models

The Casimir effect for a three-parallel-plate system at finite temperature within the framework of five-dimensional Randall-Sundrum models is studied. In the case of the Randall-Sundrum model involving two branes we find that the Casimir force depends on the plate distance and temperature after one outer plate has been moved to a distant place. Further we discover that the sign of the reduced force is negative if the plate and piston are located close together, but the nature of reduced force becomes repulsive when the plate distance is not very small and finally the repulsive force vanishes with extremely large plate separation. A higher temperature causes a greater repulsive Casimir force. Within the framework of a one-brane scenario the reduced Casimir force between the piston and one plate remains attractive no matter how high the temperature is. It is interesting that a stronger thermal effect leads to a greater attractive Casimir force instead of changing the nature of the force.     

轴对称指向性球面波的界面反射波

无限大平面刚性障板中圆形活塞源的声辐射场可近似为轴对称指向性球面波,前人只给出了活塞面与界面平行时轴对称指向性球面波的界面响应表达式,本文针对活塞面与界面不平行的情况,推导了轴对称指向性球面波的锥面波展开式,并进一步导出了其界面反射波的表达式.在源距远大于声波波长的情况下通过鞍点法将界面反射波的表达式化简为了简化表达式.简化式不仅计算上简洁,而且物理含义清楚:轴对称指向性球面波的界面反射波可视为镜像活塞源激发的轴对称指向性球面波与反射系数的乘积.计算表明,当活塞半径小于声波波长时,反射波对活塞与界面的夹角和接收点的环向方位角不太敏感,反射波的指向性较弱;当活塞半径大于声波波长时,反射波对活塞与界面的夹角和接收点的环向方位角很敏感,反射波的指向性很强.增加活塞与界面的夹角,反射波先增加后减小,反射波的指向性先增强后减弱;当活塞与界面的夹角等于活塞中心镜像点与接收点的连线与界面法线的夹角时,反射波最大,反射波的指向性最强.     

二甲醚燃料微动力装置内HCCI试验研究

二甲醚(DME)是一种能从煤、天然气和生物质中制取的燃料,能够实现发动机超低排放。本文以二甲醚为燃料,改变压缩比,对微型HCCI自由活塞式动力装置进行了单次冲击的可视化试验,采用高速数码相机拍摄燃烧过程,且首次开发了微燃烧室内部压力测试及分析系统。通过可视化试验研究,得出了压缩比等关键参数对微动力装置内燃烧特性的影响规律,获得了本文工况下微动力装置压缩着火的临界状态条件,并且通过燃烧压力测试及分析系统首次得到了微燃烧室内部燃烧压力曲线。本文试验研究结果为揭示微动力装置微压缩燃烧规律,以及为微动力系统的设计提供了一定的理论依据。     

论活塞平衡条件

对于光滑绝热的活塞,其两侧压强相等并不能保证达到平衡.本文通过理想气体模型,从微观的角度说明,如果绝热活塞两侧气体温度不等,即使压强相等也依然会有能量通过活塞的振动从高温气体传递给低温气体,并指出此效应在宏观体系中较难观察到而在介观体系中非常显著.     

配重位置对全动舵面颤振抑制效果研究

为了研究配重位置对舵面颤振特性的影响,用有限元方法分析了舵面模态,用当地流活塞理论计算非定常气动力,应用Lagrange方程,建立基于模态坐标的颤振运动方程。研究表明:不同位置配重导致不同的颤振边界,放置于前缘与尖弦交点对提高临界动压效果最为明显;在工程设计中,不能简单的以质心前移或者增大扭转-弯曲频率比来指导全动舵面的颤振抑制设计,在前缘与根弦交点附近处加配重使得质心前移,甚至会使临界动压下降;配重通过削弱振型的耦合程度来抑制颤振,配重位置应尽量取在前缘与尖弦交点附近,使得弯、扭振型耦合程度削弱。     

汽车发动机活塞裙部-缸套系统摩擦学仿真分析和减摩设计

摩擦学在降低发动机摩擦损失和提高系统可靠性方面具有很大的潜力.本文以汽车发动机活塞裙部-缸套系统为对象,以寻求降低该系统摩擦损失的技术方案为目标,考虑各种因素建立了内燃机活塞裙部混合润滑模型.利用该模型,对活塞裙部型面的改进设计进行了探索,并据此确定了某款发动机活塞的改进方案.仿真结果表明：所提出的改进方案,均能实现显著降低活塞裙部-缸套系统摩擦损失的目标,最大降幅达到45.5%.     

CO2跨临界循环新型滚动活塞膨胀机的研究与比较

作为最有发展潜力的工质替代技术之一, CO2跨临界循环受到越来越多的关注,但CO2跨临界循环研究面临的最大问题是提高整个系统效率,使之能与普通工质循环竞争。为降低CO2跨临界循环的节流损失,开发膨胀机代替节流阀是研究的重要方向。本文对原开发的CO2滚动活塞膨胀机进行了改进,并对两种膨胀机进行了实验验证。研究表明改进后的新型膨胀机效率有了提高,在测试条件下,最大测试效率能达到47%。说明采用的改进措施是有效的。     

自由活塞斯特林制冷机间隙密封技术研究

间隙密封作为自由活塞斯特林制冷机中的一项关键技术,可以在完成密封作用的同时消除接触磨损和因此而产生的污染,同时由于间隙内气体的泄漏,引起了冷量损失,使制冷量减少。文中建立了层流工况下间隙密封的数学模型,推导了密封间隙的泄漏率。针对自由活塞斯特林制冷机的结构,对三处不同位置的间隙密封分别进行分析,提出了不同位置的间隙密封设计要求。对于直线压缩机的间隙密封,压缩机间隙密封的泄漏会带来压力波损失并同时影响压缩机固有频率;为消除压缩活塞的偏置,要求周期泄漏量为零,对于膨胀机的间隙密封,除了泄漏损失还包括了穿梭损失和摩擦损失等。最后,考虑实际加工和装配工艺的局限性,对间隙密封的偏心影响进行了分析,并对自由活塞斯特林制冷机间隙密封的安装技术和检测手段提出了简单的建议。