丝网表面液滴撞击行为及气液分离器设计优化

本文通过高速摄影研究锡青铜网表面水滴撞击行为,探讨碰撞速度、角度及丝网浸润性对气液分离的影响。水滴撞击普通锡青铜网后阻尼振荡,最终沉积。撞击速度、丝网倾角越大,沉积液滴与丝网接触角越小,浸润面积越大。沉积液膜撕裂产生二次液滴携带,将严重影响气液分离效果。丝网经超疏水纳米修饰后,液滴撞击发生弹跳,丝网倾斜放置,法向撞击速度相对减小,可缓解弹跳液滴分裂产生子液滴及二次液滴携带,提高丝网气液分离器效率。     

重力再循环供液制冷系统气液分离器的试验研究

通过计算得出气液分离器有效高度和气液分离器的直径,设计出两种气液分离器,并分别实验对比。实验结果表明,气液分离器的结构形式对重力供液制冷系统的性能影响较小,由于分离器直径减小了25%,分离器内制冷剂存储量大大减少,当液位处于控制液位时,分离器存储量仅为原来的19.1%,而压缩机的吸气压力基本保持不变,排气压力有所降低,并且对系统制冷量及COP影响很小,最大差值在-20℃工况,相差0.043。     

旋流式气液分离器内流场的数值模拟

气液分离器作为制冷系统中的关键部件,其分离性能的优劣对系统有着重要的影响。为了研究旋流式气液分离器的分离性能,首先从理论上介绍了旋流式气液分离器的分离机理,列出其主要结构参数,然后基于计算流体动力学(CFD)方法,采用Gambit建模,利用Fluent软件,对旋流式气液分离器进行了模拟仿真,并对进口附近壁面速度场、不同尺寸和进出口截面流场矢量图、纵向剖面气液体积分数分布图等进行了重点分析。仿真结果表明设计是正确、合理的。     

结构参数对气液相变热声发动机性能的影响

本文基于包含流动和传热两个方面的电路类比理论,针对一具有环路结构的气液相变热声发动机系统进行了模拟计算和分析。重点讨论了排出器、动力活塞、反馈管以及负载液柱的直径和长度对于系统谐振频率和换热器驱动温度梯度的影响。结果显示,该气液相变热声发动机的谐振频率较低(小于1 Hz),排出器和动力活塞的直径,以及反馈管的直径和长度对于谐振频率的影响较大;气液相变热声发动机所需驱动温度梯度比通常气体工质热声发动机小一到两个数量级,各主要部件的直径对气液相变热声发动机所需驱动温度梯度的影响比长度对其影响更为显著。     

旋流式气液分离器压降计算模型的应用探讨

分析制冷系统中几种常用的旋流式气液分离器压降模型的计算方法,并对旋流分离器的升气管压降计算模型进行了计算对比.分析发现:对于一个光滑器壁的旋流分离器在低入口浓度下的压降,使用简单的经验压降模型是足够的;但旋流分离器器壁粗糙时,则使用Barth模型和Muschelknautz 模型更合适;而 Stairmand 模型对摩...     

海上平台水合物分离器内气液两相流数值模拟

针对海上平台的特点,提出了海上平台水合物分离器工作原理及结构设计,该装置无需要添加任何化学药物,高效地从天然气中分离出水和重烃类液体,同时具有节能环保,结构紧凑,占地面积小和分离效率高等优点。同时,基于严谨的多相流体动力学理论,采用计算流体力学(CFD)对水合物分离器内气液两相流进行了三维非稳态数值模拟。模拟计算结果表明,所采用的数学模型和数学模拟计算方法正确,可以预测并反映不同时刻分离器中气液两相体积比率的变化规律,从而更加系统深入地探讨了水合物分离器内气液两相的流动及分离特性,从两相流的角度对水合物分离器的结构优化提供了理论根据。     

强烈段塞流中气液分离器控制策略研究

强烈段塞流是海洋油气开采平台中最具危害的一种流型。本文通过研究强烈段塞流中气液分离器的控制策略,探索分离器排液阀的控制与分离器体积之间的联系,以及阀门开度随时间变化与液位波动的关系。通过对阀门的有效控制,可以减小分离器的体积,并给出分离器排液阀的选用及控制模型。通过对气液分离器采取有效控制,降低强烈段塞流对集输系统的影...     

含分液小孔气液分离器冷态实验研究

本文以水和空气的混合物为工质模拟两相流,对含分液小孔气液分离器进行变空气流量、入口干度的冷态实验.通过分析各参数对气液分离器漏液速率和气液分离效率的影响来获得一定分液小孔的气液分离器的较佳运行工况.结果表明空气流量大于0.32 m~3/h、入口干度小于0.25的工况下,漏液速率大于0.18 g/s,分离效率在90%以上。     

气凝胶单元体模型结构参数与等效热导率研究

本文基于二氧化硅气凝胶的微观结构特点,运用小球构成的立方阵列单元体纳米孔隙模型,结合固相导热和气相传热的尺度效应,计算得到了一定尺寸范围内材料的等效热导率,分析了材料密度、颗粒接触面积、材料比表面积等因素对材料等效热导率的影响。结果表明:存在使气凝胶等效热导率取最小值的最佳密度;在一定的密度范围内,孔隙率一定时,材料的等效热导率随比表面积的增大而减小;颗粒间接触界面直径与固相颗粒直径的比值越大,等效热导率越低,在该比值一定时,气孔的尺寸和分布成为影响模型等效热导率的关键因素。     

点衍射干涉系统光学结构参数优化研究

采用时域有限差分方法,在分析点衍射波前误差的前提下,讨论了点衍射干涉系统中物镜数值孔径、针孔尺寸、检测的数值孔径对衍射光强的影响;逐步优化光学结构参数,得到不同光学结构参数之间的匹配数值表;通过比较点衍射干涉系统和Zygo干涉仪对球面镜的测量结果,得到测量面形误差的均方根之差为波长的1/1000,且获得的干涉条纹具有合适的对比度和亮度,验证了光学结构参数选择的合理性。     

风轮结构动力学参数优化改进方法研究

提出三种风轮结构动力学性能改进方法,在风轮实际挂机安装条件下进行模态测试。研究发现:翼型加厚可有效提升风轮前三阶固有频率15%以上,但却会使风轮共振带拓宽;双夹板式叶片连接方式可使风轮1阶固有频率明显下降,但却使风轮2、3阶固有频率显著升高,且亦会使风轮共振带拓宽;沿叶展方向开槽和加肋提升风轮前三阶固有频率的程度相对较小,其对各阶反对称振动频率的提升效果较同阶对称振动频率提升效果显著,且不会造成风轮共振带的拓宽;翼型加厚和双夹板式叶片连接方式可实现风轮前三阶振动阻尼比呈较均匀稳定的下降;沿叶展方向开槽和加肋虽使风轮1阶反对称振动阻尼比增大,但随振动阶数升高,可使阻尼比一直保持稳定的下降趋势。     

点衍射干涉系统光学结构参数优化研究

采用时域有限差分方法,在分析点衍射波前误差的前提下,讨论了点衍射干涉系统中物镜数值孔径、针孔尺寸、检测的数值孔径对衍射光强的影响;逐步优化光学结构参数,得到不同光学结构参数之间的匹配数值表;通过比较点衍射干涉系统和Zygo干涉仪对球面镜的测量结果,得到测量面形误差的均方根之差为波长的1/1000,且获得的干涉条纹具有合适的对比度和亮度,验证了光学结构参数选择的合理性。     

气液界面微观结构研究的一种实验新方法

许多物理、化学和生物过程发生于气液界面,且受到局域微观结构的深远影响. 不同于液体的体相,分子取向是界面处微观结构突出的不对称特征之一. 本文综述了电子碰撞时间延迟质谱方法和近期取得的进展. 利用这个崭新的方法,不仅可以侦测得到利用小角度X射线或中子散射以及振动和频光谱方法获得的界面微观结构,同时也提供了一种研究气液界面处电子驱动化学反应的实验方案.     

垂直上升管内气液两相流流型鉴别研究

本文以低压空气一水作介质,进行了垂直上升管内气液两相流流型鉴别的实验研究;采用沿垂直管局部轴向压差信号及压差信号的统计分析并借助高速闪光观测仪进行可视化观察鉴别流型。实验结果发现,利用压差的时域信号和信号的功率谱密度函数（ＰＳＤ）,可以客观地判别垂直上升管内泡状、弹状和环状三种主要流型。     

超音速分离器分离效率与液膜特性研究

通过数值模拟研究了超音速分离器内的流场特性与颗粒运动轨迹及液膜流动特性,分析了旋流强度和液滴直径对分离效率与液膜流量的影响。结果表明,增加旋流强度或液滴直径均可以提高分离效率与液膜流量。旋流强度为0.51时,0.1μm以下的液滴分离效率不超过30%。对于直径不大于0.1μm的液滴,最大分离效率仅为60.90%。     

槽型衍射光栅结构参数优化设计研究

通过工程优化方法与衍射光栅矢量理论相结合,对衍射光栅的结构参数进行了优化设计研究。采用严格的耦合波矢量理论分析表面浮雕光栅的衍射效率特性,并建立了具有全局寻优特性的遗传算法在衍射光栅设计中的数学模型;研究了包括双闪耀光栅在内的多种槽型衍射光栅的优化设计。优化设计表明,该方法对初始设计方案没有特殊要求,能够快速得到多种槽型衍射光栅的最优结构参数,优化后光栅的衍射效率可以达到90%以上,双闪耀光栅经优化设计以后在整个波段均能获得很高的衍射效率。在光栅的设计过程中采用全局工程优化算法进行分析设计,为高效率光栅的制作提供了理论指导;同时也为光栅设计的逆问题提供了一种可行的求解方法。     

气液段塞流气弹区相界面结构理论研究

根据气液段塞流气弹区相界面结构特征将气弹分为气弹头、气弹体、水跃面和气弹尾四部分,并根据各自的流动和界面结构特征分别进行模化,建立了描述不同倾角的圆管内气液段塞流气弹区相界面结构的一维理论模型.该模型的计算结果表明气液混合Froude数、管道倾角和气弹长度显著影响气液段塞流气弹区相界面结构,计算与实验结果吻合良好.     

气液两相喷射器喷嘴型线优化设计

采用均相流模型一维计算方法,优化设计两相喷射器的工作喷嘴型线,与对应工况锥形喷嘴的流动参数进行对比。运用流体动力学方程,先使用等压降方法计算喷嘴型线,进而采取更适合两相流动的等速度梯度数学方法来优化型线。结果表明:在流场出口压力以及出口速度差值在1%以内的情况下,相较于锥形结构喷嘴,此方法得到的喷嘴结构贴合两相流膨胀加速过程,关键位置压力降变化稳定,膨胀波发生位置后移90%,喉部后的流体平稳区域是其5倍,加强对超音速流体的适应能力,得到良好品质的出口流场,使喷射器中工作流体和引射流体的初步混合不偏离理想混合压力,降低对喷射系数的影响。     

大气压空气针-水结构脉冲气-液放电特性研究

利用纳秒脉冲电源激励大气压空气中针-水结构气液放电,研究了不同脉冲参数下的放电特性、等离子体特性和活化水中活性粒子浓度的变化规律。结果表明,在一个脉冲周期内放电分为3个阶段,其中发生在脉冲持续时间内和下降沿的两次放电较强,上升沿的放电较弱。当脉冲电压增大时,放电电流、平均功率、发光强度和发射光谱强度均逐渐增大;当频率增大时,放电电流几乎不变,但是功率显著增大,放电发光强度和发射光谱强度均增大。电压上升沿时间的增大则会减弱放电强度,相应的放电发光强度和发射光谱强度均减弱。而电压下降沿的增大则会增强放电,发光强度和发射光谱强度增大。当脉冲电压、频率和下降沿时间增大,H2O2,${\rm{NO}}_2^ - $和${\rm{NO}}_3^ - $浓度逐渐增大;而电压上升沿时间增大会导致3种活性粒子浓度逐渐降低。     

线性啁啾光栅结构参数优化的定量研究方法

本文用统计二阶矩定量描述了光栅色散的振荡行为,并定义了一个品质因数来定量衡量光栅特性的优劣。进而又计算了最佳的光栅结构参数和相应的各种特性,结果表明该定量计算方法是一种新的有效优化线性啁啾光栅的方法,它能为制造和应用这类光栅提供参考数据。