液滴撞击液膜的射流与水花形成机理分析

建立了单液滴撞击平面液膜的物理与数学模型,采用Coupled Level Set and Volume of Fluid方法对这种现象进行了数值模拟,探讨了黏度和表面张力对冠状水花形态的影响.通过分析撞击后液体内部的压力和速度分布,揭示了液滴颈部射流的产生机理,验证了Yarin和Weiss提出的运动间断理论.研究显示,表面张力对冠状水花形态的影响远大于黏度的影响.颈部射流的产生主要是由于撞击后颈部区域局部较大压差造成的,随着撞击过程的继续,压差作用减弱;液膜内流体的径向运动对射流发展成冠状水花具有推动作用.     

液滴撞击等温固体平壁的数值模拟

建立了液滴撞击等温固体平壁的物理和数学模型,数值模拟了撞击后液滴的变形和反弹过程,将模拟结果与文献中的实验结果做了比较,两者吻合较好,表明所采用的模型可以模拟液滴在水平壁面上的运动形态.通过比较不同条件下铺展因素随时间的变化规律,分析了液滴碰撞速度、初始接触角对变形过程的影响.     

氢键受体与供体数目比与溶质浓度的关系

利用分子动力学方法, 对不同浓度下的甘油水溶液进行了模拟, 分析了溶液的密度和氢键. 模拟得到的密度值与实验值吻合良好, 误差均在5%以内. 研究发现, 水的总受体个数与总供体个数的比值Ф与甘油的浓度cg存在线性关系. 随着溶液浓度的增大, Ф值不断下降, 而其下降值与溶液浓度存在线性关系, 即Ф(0)－Ф(cg)＝bcg.     

动叶叶顶结构对1.5级涡轮气动性能影响的数值研究

基于Lisa 1.5级涡轮,构造全围带、全周小翼及翼型围带动叶叶顶结构模型,并应用数值计算方法,分析不同动叶叶顶结构对涡轮气动性能的影响规律。结果表明,0.97%叶片高度叶顶间隙值下,全围带叶栅气动损失最小,翼型围带次之,2 mm全周小翼控制损失的能力并不明显。此规律与涡轮平面叶栅研究中所得的结论相同。间隙增至1.38%叶片高度值时,间隙泄漏损失与总损失呈现等比例增加,表明此1.5级涡轮中气动损失主要来自于泄漏流动。最后,基于"Scaling"方法,分析不同叶顶结构对涡轮整级机械效率的影响。结果发现,三种叶顶结构均使效率得以提升。这进一步为翼型围带等叶顶结构的实际应用提供理论依据。     

轴流压气机性能预测及喘振/堵塞流量边界分析

轴流压气机一维分析在压气机设计及性能快速预测领域具有重要作用,本文基于广泛实验得到的冲角、落后角及各类总压损失模型,建立了逐叶片排计算的一维平均中径程序,利用NASA 2级压气机验证了程序计算精度。通过对四类失速边界模型和三种堵塞边界模型的预测结果对比,分析各类模型在不同转速下的适用性,对压气机流量边界的一维预测提供指导,同时基于速度比提出了一种堵塞边界预测方法,取得较好的效果。     

二维水平通道内流动沸腾换热的格子Boltzmann模拟

利用格子Boltzmann方法模拟二维水平通道内水的流动沸腾过程,获得不同壁面过热度下流型特点和不同因素对换热过程的影响规律。结果表明,随着壁面过热度升高,流道内流型依次经历从泡状流、弹状流到反环流的转变,平均热流密度和平均换热系数先增大后减小。入口流速降低会使流道内出现受限气泡流,核态沸腾受到抑制。提高入口流速能够有效促进气泡脱离,壁面平均换热系数随入口流速增大而增大,但增长速率有所减小。减小通道宽度有利于汽化现象发生,核态沸腾得到强化,壁面平均换热系数有所提高。     

适用于内燃机喷雾的新液滴碰撞模型

本文将直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法中的时间计数器(Time Counter,TC)法按照喷雾领域对液滴碰撞模型的要求,对粒子碰撞频率、碰撞域的划分以及碰撞对的选取等方面进行改进。通过模拟结果与实验值的对比,表明相对O'Rourke模型与Nordin模型,TC模型对喷雾宏观形态的预测以及对场内液体体积分数(液滴的空间分布)的计算更加准确;对下游索特平均直径的预测与实验值亦更加贴近。     

复杂微通道气体流动的格子Boltzmann模拟

构建了一个模拟复杂微通道内气体流动的多松弛格子Boltzmann模型。该模型采用动力学曲面滑移边界,考虑了微尺度效应和努森层影响。此外,为了更准确地描述微通道内气体的滑移速度,在模型中引入孔隙局部Kn数来代替平均Kn数。之后采用Poiseuille流对模型进行验证,模拟结果与用直接模拟蒙特卡洛方法和分子模拟结果吻合较好,证明了该模型模拟微通道内处于滑移区和过渡区气体流动的有效性。最后,采用该模型模拟多孔介质内气体渗流过程。结果表明,随着孔隙平均Kn数的增加,多孔介质内的高渗区域增加,且优先从小孔隙中开始增加,这是由于小孔隙中微尺度效应更加明显,相对大孔隙流动阻力更小所致。     

垂直上升气液环状流流动参数的数值计算

提出了一个新的气核-液膜耦合模型来求解垂直上升气液环状流在充分发展段的流动参数.本模型考虑了液膜、气核以及它们之间的相互影响和作用.模型中基本的气核区域和液膜区域的质量和动量方程由Fluent6.3.26进行求解,而液滴方程以及相界面上的夹带和沉积作用通过用户自定义接口函数UDF(User Defined Functi...