盘管表面喷雾冷却传热传质特性实验研究

针对盘管表面喷雾冷却,通过实验方法研究迎面风速、喷嘴进水流量及辅助空气压力对系统传热传质的影响。研究表明,随着迎面风速的增加,系统的传热传质系数逐渐增大,当风速达到1.5 m/s时,部分液滴未能与盘管进行换热就被排出系统,使有效液滴数量降低,传质系数增长速度减慢;随着喷嘴进口水流量的增加,系统的传热传质系数增加,但流量过大会在盘管表明生成较厚液膜形成热阻,使传热传质能力下降;随着辅助空气压力的增大,系统传热传质系数增大,但进水流量一定时,压力过大会使得喷雾流量下降,传热传质增长速率下降。     

新型板式换热器的传热与流动特性

对一种新型相变板式换热器进行了实验研究,气侧流量范围为650~2000 kg/h,水侧流量范围为20~48m~3/h,重点研究了相变板式换热器总传热系数和压力损失随两侧流量的变化规律,并进行了相应的理论分析。实验结果表明:总传热系数随着气水两侧流量的增大而增大,且随气侧流量增大的程度更为显著;水侧压降随水侧流量的增大而增大,但随气侧流量的变化没有明显关系;气侧压降随两侧流量呈现相同的变化规律,即流量增大,气侧压降也增大。     

DF/HF化学激光器HYLTE喷管的副喷管质量流量系数

 对DF/HF化学激光器HYLTE喷管的副喷管质量流量进行了数值和理论计算，得出入口滞止压力在0.01~0.4MPa之间、喉道半高度在0.1~0.9mm之间的喷管的氘气，氢气和氦气质量流量系数，总结出质量流量系数随入口滞止压力和喉道高度的变化规律，并给出拟合公式，为副喷管的设计提供依据。     

超音速蒸汽浸没射流与凝结换热的实验研究

本文对压力为0.20～0.40 MPa的蒸汽在27℃环境水中超音速浸没射流与凝结换热进行了实验研究.实验与分析结果表明:流场分为汽羽、汽液界面、汽液两相混合区和环境水四个区域;随着蒸汽入口压力的增大,依次出现圆锥-椭圆双层汽羽、圆锥形汽羽和椭圆形汽羽;当蒸汽入口压力从0.20 MPa增大到0.40 MPa时,汽羽的无量纲穿透长度从2.20近似线性增大到4.20,射流平均凝结换热系数随着蒸汽入口压力的增大缓慢减小,其数值在0.67～0.80 MW/(m2·℃)之间变化.     

压力与流量对喷雾冷却换热特性的影响

本文是在封闭式喷射腔内,以一次蒸馏水作为工质,结合本文所给出的喷嘴高度 H 与有效流量 G' 相互关系的理论模型,对微喷嘴的工质入口压力 P 和工质有效流量 G' 对喷雾冷却的换热特性的影响进行了实验研究.研究结果表明,入口压力 P 对换热效果的影响非常小,而有效流量 G' 对换热效果的影响很大,并且存在一个能使换热效果达到最好的有效流量值.     

超临界压力煤油传热不稳定实验研究

在压力2.5~4 MPa, 质量流量0.7~1.7g/s, 入口温度20~250 ℃的实验条件下, 对煤油在内径1 mm, 长度300 mm竖直上升圆管中的流动及传热不稳定现象进行了实验研究.结果表明, 当热流密度增大到一定程度后, 传热不稳定开始发生.不稳定发生的起始热流密度随压力和流量的增加而增大, 随入口油温的升高而减小, 且当入口油温升高到一定程度后无不稳定现象发生.不稳定发生的初始时刻, 出口油温迅速增加, 管道壁温明显下降, 传热系数增大; 实验段局部流速增大, 进而在管道内部形成压力脉动并产生声音.不稳定结束后, 出口油温几乎保持不变, 壁温会缓慢增加, 直至下一次不稳定发生.      

以R21为工质开式系统喷雾冷却实验研究

本文采用准稳态法对以R21为工质的开式系统喷雾冷却性能进行了实验研究。实验在一个大气压和室温条件下进行,并与去离子水的喷雾冷却性能进行了对比。实验结果表明;热流密度在2.87×10~5~7.99×10~5 W/m~2范围内,并且热流密度相同的工况下,工质为R21的热沉表面温度明显低于去离子水;喷雾流量在10.7~17.7 L/h范围内,热流密度和换热系数随着喷雾流量的增加而增大;喷雾高度在6~15 mm范围内,热流密度和换热系数随着喷雾高度的增加先增加后减小。     

间隙和转速对轴流压气机非定常叶顶泄漏流周向传播特性影响的实验研究

针对一台低速单转子轴流压气机,对不同间隙和转速下非定常叶顶泄漏流诱导的压力波的周向传播特性进行了实验研究。通过机匣壁面上沿叶片弦向和周向分布的动态压力传感器,测量压气机转子叶顶区域流场的压力信号;借助功率谱密度、滤波、空间傅里叶变换等方法,分析了非定常波动的频率特性、传播速度和周向模态数的变化。结果表明,小间隙时叶顶泄漏流波动强度减弱;转速不变时减小间隙或间隙不变时提高转速,都将使得相同流量系数时叶顶泄漏流的波动频率增大。对各间隙和转速组合,随压气机节流,传播速度增大,周向模态数减少.转速不变时减小间隙,将使得相同流量系数时的传播速度和模态数增大;对同一间隙的相同流量系数,转速改变对模态数和传播速度无明显影响。     

三角形微通道流动冷凝的实验研究

实验研究了三角形硅微通道中的流动冷凝.通道中的冷凝流型沿程主要有珠状流、环状流、喷射流和弹状-泡状流等.在同一通道中,喷射流位置随着工质流量的增大而延后;在相同蒸气入口雷诺数下,喷射流位置则随着通道尺度的增大而延后.喷射流频率随着蒸气入口雷诺数和冷凝液韦伯数的增大而增大.较小水力直径的三角形通道中的流动冷凝不稳定性较高.冷凝通道的壁面温度呈沿程下降趋势.在同一通道中,流动冷凝的平均冷凝传热系数和平均努塞尔数,皆随着蒸气入口雷诺数的增大而增大,通道尺度的减小显著强化冷凝传热.     

微通道蒸发器扁管内制冷剂流动特性模拟分析

采用微通道蒸发器二维模型,研究不同R134a入口雷诺数下,其在蒸发器内的流动及流量分配特性。模拟与实验结果最大误差小于23.8%,验证了模型的可靠性。结果表明,随着雷诺数的增大,蒸发器底部扁管入口速度近似线性增加,扁管低压区从蒸发器中间扁管逐渐上移,压降不断增加,降幅最高可达71%。     

氩气感应耦合等离子体速度与温度数值模拟

为了获得用于研究再入飞行器热防护系统的感应耦合等离子体风洞流场数据,基于流场、电磁场和化学场的多场耦合建立了非平衡态感应耦合等离子体数值模型。利用该模型对不同入口质量流率和不同工作压力下的感应耦合等离子体进行了数值模拟,得到了相应工作参数下感应耦合等离子体温度与速度的分布特性。计算结果表明：等离子体中心线上的速度随着入口质量流率的增大而增大,而随着工作压力的增大而减小;同时,等离子体中心线上的温度随着入口质量流率的增大而减小,而随着压力的增大先减小后增大。这些结果可为感应耦合等离子体风洞优化设计及其工业应用提供理论指导。     

进气畸变对压气机稳定性的影响

在低速大尺寸单级压气机实验器上,实验研究了动态进气畸变对压气机稳定边界的影响。并采取在静子叶片表面埋入微型压力传感器的方法,分析了压气机流场的动态压力特性。实验结果表明,动态总压畸变的旋转频率和旋转方向对压气机稳定性有很大的影响,当畸变相对转速n在0~+0．5之间时,压气机失速推迟;分析动态压力的频谱特性后知道,在压气机失速前一般存在与失速相关的压力扰动,动态总压畸变影响这种压力扰动,从而影响压气机的不稳定流动状态。     

参数对变截面内超音速两相流极限升压能力的影响

在建立变截面通道内超音速汽液两相流升压装置的极限升压能力计算模型的基础上,对极限升压能力的影响因素进行了分析,定量计算了各影响因素对极限升压能力的影响,计算结果表明:极限升压能力随混合腔进出口截面积比增大而增大;随蒸汽压力升高而下降;随引流系数变化存在最小值;随进口低压水温的升高略有升高。这些对变截面通道内超音速汽液两相流升压装置的设计和应用具有重要意义。     

Mixing and detonation structure in a rotating detonation engine with an axial air inlet

High-fidelity simulations of an experimental rotating detonation engine with an axial air inlet were conducted. The system operated with hydrogen as fuel at globally stoichiometric conditions. Instantaneous data showed that the detonation front is highly corrugated, and is considerably weaker than an ideal Chapman–Jouguet wave. Regions of deflagration are present ahead of the wave, caused by mixing with product gases from the previous cycle, as well as the injector recovery process. It is found that as the post-detonation high pressure flow expands, the injectors recover unsteadily, leading to a transient mixing process ahead of the next cycle. The resulting flow structure not only promotes mixing between product and reactant gases, but also increases likelihood of autoignition. These results show that the detonation process is very sensitive to injector design and the transient behavior during the detonation cycle. Phase-averaged statistics and conditionally averaged data are used to understand the overall reaction structure. Comparisons with available experimental data on this configuration show remarkable good agreement of the predicted reacting flow structure.     

放气槽布局形式及开槽角度对二元高超声速进气道性能的影响

通过对典型二元高超声速进气道进行数值仿真,研究了放气槽的布局形式以及放气槽的开槽角度θ对进气道总体性能的影响规律。研究结果表明:在放气总有效流通面积不变的前提下,多个放气槽的布局形式能够以更少的流量损失换取总压恢复系数的显著提升,且槽的数量越多,单个槽的有效流通面积越小,σ提升得越多,但当单个槽的有效流通面积d小于0.4H_th（按喉道高度无量纲化）时,这种变化趋势趋于平缓。当开槽角θ介于30°~120°时,放气量流量比随角度的增加而降低;当120°≤θ≤150°时,放气流量比随θ的增加而增加;30°≤θ≤150°时,喉道总压恢复系数σ随θ的增加而降低,而喉道压比Π随θ的增加而单调增加。因此采用多个0.2H_th~0.4H_th有效流通面积的放气槽为较理想的放气布局形式,而开槽角度可根据实际需要来选取。      

疏水表面减阻的格子Boltzmann方法数值模拟

采用格子Boltzmann方法的多松弛模型和Shan-Chen多相流模型对雷诺数为100的疏水表面方柱绕流进行了数值模拟, 分析了疏水表面接触角和来流含气率对方柱绕流流场的影响. 研究结果表明: 疏水表面接触角一定时, 来流含气率在一定范围内, 疏水表面具有减阻的能力, 超出这一范围时会出现阻力系数、升力系数升高的现象, 同时在方柱近壁面处伴随涡的形成产生了气团脱落; 当来流含气率处于适当水平时, 接触角越大, 绕流物体近壁面处含气率越稳定, 减阻效果越明显. 分析发现疏水表面减阻的关键在于保证近壁面处气层的稳定性, 此时接触角越大, 减阻效果越明显. 本文从含气率角度出发分析疏水表面的减阻现象, 为进一步探索疏水表面减阻机理提出了新的思路.     

Ar流速对多级弧放电装置中Ar等离子特性的影响

采用PLASIMO程序模拟了入口处Ar流速对多级弧放电产生的非热平衡Ar等离子体特性的影响。模拟结果发现:从入口处到出口处,沿中心轴线,压强逐渐降低,电子平均能量基本保持不变。当流速一定时,从器壁到中心轴线处,电子数密度呈增大趋势;从入口处到出口处,电子数密度呈先增大后减小的趋势;当流速分别为50,100,150和200 cm3/s时,电子数密度最大值分别为10.131021,16.311021,18.981021和26.331021 m-3;随着流速的增大,其电子数密度逐渐增大。当流速一定时,从器壁到中心轴线处,电子温度逐渐增大;从入口处到出口处,电子温度呈先增大后减小再增大的趋势,并在中心轴线处距入口55～60 mm有最大值,当流速分别为50,100,150和200 cm3/s时,其最大值分别为1.299,1.234,1.157和1.132 eV;由于入口处和器壁处的电子温度都为0.517 eV,所以随着Ar流速的增大,其电子温度逐渐减小。当Ar流速一定时,从器壁到中心轴线处,离子温度逐渐增大;从入口处到出口处,离子温度呈先增大后减小的趋势,并且在中心轴线距入口20～30 mm离子温度取得最大值,当流速分别为50,100,150和200 cm3/s时,离子温度最大值分别为0.815 6,0.907 02,0.975 2和1.014 eV。随入口处流速的增大,电弧腔体内的离子温度逐渐增大。     

进口畸变条件下改善压气机性能的数值研究

依据"非定常两代流型"理论,验证了二维叶栅在均匀进气条件下,施加激励对其性能所起的改善作用,尔后重点研究了进口具有总压的周向畸变时,施加激励对其气动性能的影响。计算结果表明,在有无进口畸变时,施加一定的激励都会改善流场结构,气动参数有积极变化,压升和效率增加,特别是在流量比较小时,变化尤为明显.对于进口畸变和施加激励影响压气机性能的内在原因,从流场结构的变化方面进行了初步分析。     

Applicability of molecular dynamics method to the pressure-driven gas flow in finite length nano-scale slit pores

This study investigates the applicability of the molecular dynamics (MD) method to the pressure-driven gas flow in finite length nano-scale slit pores. The reflecting particle membrane is introduced to induce a pressure difference between the inlet and outlet. The flow properties are compared with those of the Burnett equations. The inlet and outlet pressures, as well as the mass flow rate in these two simulations are maintained the same by adjusting the tangential momentum accommodation coefficient in the Burnett simulation, which is found to be between 0.4 and 0.5. Qualitative and quantitative agreements are observed between the MD and Burnett simulation results in the bulk of the pore for both streamwise distributions and cross-section profiles. The MD simulation shows an advantage in the near-wall region, in which the wall force field dominates flow behaviour. This study indicates that MD simulation can be used to describe the pressure-driven gas flow characteristics in finite length nano-scale slit pores.