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1.
铝颗粒由于具有能量密度高、易储存、燃烧过程不产生温室气体等优势,有望成为未来化石燃料替代的解决方案.本文建立了铝颗粒粉尘火焰的燃烧模型,其中考虑了相间传热、相变、表面化学反应、气相详细化学反应及辐射传热等过程,并针对铝颗粒粉尘对冲火焰开展了数值模拟研究.首先,通过仿真McGill大学的铝颗粒粉尘对冲火焰实验进行模型验证,并分析了实验中使用铝颗粒本身作为示踪粒子引起的气相速度测量误差,结果表明,数值模拟得到的离散相速度分布与实验结果基本一致,火焰传播速度的预测值也同实验数据吻合较好.当颗粒粒径小于10μm时,连续介质假设不再成立,相间传热模型必须考虑过度区机制,随着颗粒粒径的增加,火焰传播速度不断降低.随着对冲火焰拉伸率的增加,颗粒在火焰区的停留时间减少,并出现燃烧不完全的现象,粉尘火焰由双峰变为单峰结构.火焰传播速度随着拉伸率的增加而增大,通过线性外推可得到未拉伸的火焰传播速率约为29 cm/s.辐射引起的热损失会导致气相温度大幅降低,但辐射传热对颗粒的加热作用相对较小.  相似文献   
2.
在低速来流条件下,针对前缘位置嵌有合成射流/合成双射流激励器的机翼的水滴撞击特性开展了数值模拟研究,基于Fluent软件,采用Euler气液两相模型和欧拉壁面液膜(Eulerian wall film,EWF)模型,得到的计算结果表明:在合成射流或合成双射流的主动控制下,阻挡了机翼前缘等积冰重点防护区域内的水滴撞击,从而大幅降低了该区域的结冰强度.其机理是:在高频合成射流的作用下,机翼前缘上游附近形成了一对稳定的闭合回流区,形成了水滴的"真空区域".由于回流区内部水滴速度和质量分数较低,改变了机翼前缘水滴运动轨迹和水滴收集率分布,能够减少机翼前缘结冰程度并改变冰形,起到了虚拟气动外形的作用.   相似文献   
3.
等离子体合成射流能量效率及工作特性研究   总被引:6,自引:0,他引:6       下载免费PDF全文
王林  罗振兵  夏智勋  刘冰 《物理学报》2013,62(12):125207-125207
基于等离子体激励器工作过程中气体放电的焦耳加热作用, 并结合局部热力学平衡等离子体物理假设, 开展了等离子体合成射流三维唯象数值研究, 获得了完整工作周期内等离子体合成射流流场发展演变过程. 研究结果表明, 单次能量沉积建立的自维持周期性射流中存在有实现激励器腔体"充分" 回填的最大脉冲工作频率––饱和频率. 大的能量沉积、小的激励器出口直径和相同腔体体积下大的径高比都可以产生速度更高的射流, 而射流速度的提高会伴随有饱和频率的降低. 一个饱和周期内, 最多约有16%的初始腔内气体喷出, 吸气复原仅能实现初始腔体质量90%左右的回填.一个大气压条件下, 容性电源供能的等离子体合成射流激励器电能向气体热能和射流动能的转化效率分别约为5%和1.6%. 关键词: 等离子体激励器 合成射流 能量效率 饱和频率  相似文献   
4.
合成射流激励器射流矢量控制的物理因素   总被引:2,自引:0,他引:2  
对不同出口构型合成射流激励器进行射流矢量控制进行了数值研究,并对决定合成射流激励器射流矢量控制的物理因素进行了分析和归纳.低压区位置和面积及其压强梯度、合成射流动量分量、合成射流对主流的卷吸率是直接控制主射流矢量力和矢量角的物理因素.合成射流的3个特征参数直接影响和控制低压区的面积及其压强梯度,合成射流激励器出口台阶和出口斜喷角都对低压区位置、面积和合成射流对主流的卷吸率有影响和调节作用,合成射流激励器出口斜喷角还直接控制合成射流动量分量.基于对合成射流激励器射流矢量控制物理因素的分析,确定了控制物理因素的源变量,建立了由控制能力函数和调节功能函数组成的合成射流矢量控制初步模型,初步模型能够对源变量引起的合成射流激励器射流矢量控制效率不同作出解释,并进一步指出了进行射流矢量控制的最佳激励器是充分利用调节功能函数.  相似文献   
5.
杨晋朝  夏智勋  胡建新 《物理学报》2013,62(7):74701-074701
建立了一维非稳态球形镁颗粒群的着火燃烧模型, 数值模拟镁颗粒群的着火和燃烧过程, 研究表明, 颗粒群着火首先发生在颗粒群边界, 随后初始的燃烧火焰会分离为两个, 一个向颗粒群内部传播, 一个向外部传播, 最终内部火焰消失, 外部火焰维持并控制着整个颗粒群的燃烧; 内火焰向颗粒群内部传播过程中, 传播速度会逐渐加快, 且火焰温度值呈逐渐降低趋势. 分析了颗粒群内部参数和环境参数对镁颗粒群着火燃烧的影响. 随颗粒浓度的增大, 颗粒群着火时间略有增长, 但火焰传播速度更快, 燃烧稳定时火焰球尺寸也更大. 颗粒群初温越高, 则颗粒群着火时间越短, 火焰传播速度也会加快, 但燃烧稳定时火焰球尺寸基本不变. 环境温度对颗粒群着火燃烧的影响较复杂, 环境温度越高, 颗粒群着火时间越短, 但火焰传播速度却越慢, 燃烧稳定时火焰球尺寸变化很小. 颗粒粒径和辐射源温度对颗粒群着火燃烧的影响较显著, 颗粒粒径越小或辐射源温度越高, 则颗粒群着火时间越短, 火焰传播速度越快, 燃烧稳定时火焰球尺寸也越大. 数值模拟结果与文献中试验结果相一致. 关键词: 粉末燃料冲压发动机 镁着火燃烧 颗粒群  相似文献   
6.
针对一种新型水下气液两相冲压发动机,综合考虑了湍流效应、气液两相之间的拖曳作用及传热与传质,利用计算流体力学方法研究了气液两相冲压发动机内流场的流动特性随发动机工作条件的变化规律,重点研究了气蚀效应对发动机工作性能的影响.主要结论为:当航行速度大于32 m/s,气液两相冲压发动机入口附近会产生气蚀并造成严重的总压损失,导致扩张段下游产生流动分离,此时发动机无法产生正推力;通过增大气体质量流率,气液两相冲压发动机内流场的压力将会随之升高,气蚀效应被抑制;提高注入发动机气体的温度,发动机的推力及比冲均增大,但是发动机效率急剧降低.   相似文献   
7.
<正>We investigate experimentally and analytically the combustion behavior of a high-metal magnesium-based hydroreactive fuel under high temperature gaseous atmosphere.The fuel studied in this paper contains 73%magnesium powders.An experimental system is designed and experiments are carried out in both argon and water vapor atmospheres. It is found that the burning surface temperature of the fuel is higher in water vapor than that in argon and both of them are higher than the melting point of magnesium,which indicates the molten state of magnesium particles in the burning surface of the fuel.Based on physical considerations and experimental results,a mathematical one-dimensional model is formulated to describe the combustion behavior of the high-metal magnesium-based hydro-reactive fuel.The model enables the evaluation of the burning surface temperature,the burning rate and the flame standoff distance each as a function of chamber pressure and water vapor concentration.The results predicted by the model show that the burning rate and the surface temperature increase when the chamber pressure and the water vapor concentration increase,which are in agreement with the observed experimental trends.  相似文献   
8.
合成射流技术及其在流动控制中应用的进展   总被引:35,自引:0,他引:35  
罗振兵  夏智勋 《力学进展》2005,35(2):221-234
流动控制是流体技术最主要的研究领域,21世纪的空气动力学将在流动控制领域取得重大 突破; 合成射流是一种基于旋涡运动的零质量射流,是流动控制领域近10年来最热门活跃的 流动主动控制技术.首先介绍了合成射流激励器及激励器的基本类型,并概括了激励器 的主要发展方向,即宽频域、高动量、``强壮' 的合成射流激励器和微小型激励器.尔后,对合成射流激励器工作原理、合成射流结构以及 合成射流独特的流场特征和合成射流技术的特点进行了综述.最后着重对合成射流技术主要 和潜在应用,如流动分离及气动力控制、射流矢量控制、增强掺混及加强传热和传质、抑制 噪声、微流体控制、飞行控制以及粒子的散布控制、合成射流陀螺仪技术等进行了介绍和综 述,同时对其在各应用领域的控制机理进行了归纳总结.  相似文献   
9.
A primary jet vectoring using synthetic jet actuators with different exit con- figurations was investigated,and the main physical factors influencing jet vectoring were analyzed and summarized.The physical factors of the pressure difference,the location and area of the lower pressure region,the component of the synthetic jet momentum and the entrainment ratio of the synthetic jet flow to primary jet flow directly control the vectoring force and the vectoring angle.Three characteristic parameters of the syn- thetic jet contribute to the pressure difference and the area of the lower pressure region Both the extension step and slope angle of the actuator exit have functions of regulating the location of the lower pressure region,the area of the lower pressure region,and the entrainment ratio of the synthetic jet flow to primary jet flow.The slope angle of the actuator exit has additional functions of regulating the component of the synthetic jet momentum.Based upon analyzing the physical factors of jet vectoring control with syn- thetic jets,the source variables of the physical factors were established.A preparatory control model of jet vectoring using synthetic jet actuator was presented,and it has the benefit of explaining the efficiency of jet vectoring using synthetic jet actuator with source variables at different values,and it indicates the optimal actuator is taking full advantage of the regulating function.  相似文献   
10.
考虑Stefan影响的单颗粒硼着火过程研究   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
方传波  夏智勋  肖云雷  胡建新  刘道平 《物理学报》2013,62(16):164702-164702
针对含硼推进剂固体火箭冲压发动机内单颗粒硼的着火过程展开了系统研究. 考虑硼颗粒周围气相流动以及硼颗粒与周围环境间的传热传质过程, 建立了考虑Stefan流作用的一维硼颗粒着火模型, 研究了硼颗粒实现着火和未能实现着火两种典型情形下硼颗粒及周围气相的参数变化规律, 对两种情形下Stefan流的变化规律及其成因展开了详细分析. 研究表明, 在硼颗粒实现着火的过程中, 液态B2O3的蒸发及硼的 氧化均能在硼颗粒的反应自加热作用下急剧加速, 硼颗粒表面附近的氧气和气相B2O3分布变化剧烈; 在未能实现着火的过程中, 液态B2O3的蒸发和氧气消耗的质量流率相对较小, 并逐渐趋于稳定, 硼颗粒表面附近的氧气和气相B2O3分布相对变化很小.在两种典型情形下, 硼颗粒外表面的Stefan流都会经历先由周围空间流向颗粒表面, 而后变为由颗粒表面流向周围空间的过程. 关键词: 固体火箭冲压发动机 硼颗粒 着火过程 Stefan流  相似文献   
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