水下气体射流初期流场的数值研究

水下气体喷射产生一个复杂的非稳态多相流场.为建立两相流场结构的预测方法,并揭示水下气体射流初期的流动演化和气水的相互作用,采用VOF两相流模型对水下气体喷射过程进行了数值模拟,分析了气体喷射形成的复杂流场结构.结果显示,在喷射初期,喷射形成的部分气泡在逆向涡流带动下向后翻卷;管口附近产生压力峰值区,该峰值快速衰减趋近于周围环境压力;射流过程中气液两相流场内形成了复杂的压缩和膨胀波以及涡旋运动.     

超高压淹没射流破岩规律实验研究

 超高压水射流在石油工业中的应用主要是超高压射流联合机械破岩。对超高压淹没射流破岩规律的研究,其目的在于为超高压PDC钻头的研制提供依据。研究发现：影响超高压射流破岩的主要因素有压力、喷距、喷嘴移动速度和喷射角度等,射流压力越高破岩效果越好,最优喷距随着压力的升高而升高,200 MPa时最优喷距达到32.5倍喷嘴直径,150 MPa时破岩效率最高,喷射角度在12.5°时破岩效果最好。     

冲击压力及加载速率对沟槽微射流的影响

通过二维弹塑性流体力学欧拉程序MEPH,系统研究冲击压力及加载速率对沟槽微射流喷射量的影响.计算结果显示,微射流的喷射量随冲击压力的增大而增大,但喷射量对压力的变化并不敏感;计算结果和实验结果均表明,加载速率对沟槽微射流的喷射量有较大影响,随着加载速率的减小,微粒子喷射量大致按指数规律减少,所得数值计算结果得到实验验证.     

超高压燃油喷雾特性及诱导激波传播特性的试验研究

在现代柴油机的研究中,提高喷射压力对于改善射流雾化效果及燃烧性能具有重要意义。本文通过自主搭建的超高压燃油喷雾系统,对超高喷射压力条件下射流雾化宏观特性(喷雾贯穿距、喷雾锥角)进行研究。采用纹影系统和高速摄影仪相结合的实验系统,得到超高喷射压力条件下的喷雾图像,并在喷雾体前端捕捉到激波现象。本文主要研究在超高喷射压力下的激波传播特性,包括激波角、多重激波现象等。通过本实验研究,得到超高喷射压力下的激波传播特性,探索超高压对诱导激波的影响规律。     

天然气/柴油双燃料缸内直喷特性研究

为分析高压直喷(HPDI)模式下天然气/柴油双燃料射流特性,在高压定容燃烧弹中利用高速纹影法开展了天然气/柴油双燃料缸内直喷试验,探究了双燃料模式下天然气喷射压力、喷射脉宽及环境压力对天然气射流贯穿距和射流锥角的影响规律。结果表明：随着喷射压力的增大,天然气射流贯穿距增大,射流锥角减小;随着喷射脉宽的增大,天然气射流贯穿距和锥角增大;随着环境压力的增加,天然气射流贯穿距减小,射流锥角增大。在较小的喷射压力或较大的环境压力条件下,柴油射流阻碍天然气射流向前发展。当喷射压力为2 MPa时,5 ms时刻的双燃料天然气射流贯穿距比单燃料减小2.3 mm,降幅约为7.5%。当环境压力为0.9 MPa时,5 ms时刻的双燃料天然气射流贯穿距比单燃料减小1.8 mm,降幅约为4.4%。     

喷射器流动结构和性能的数值模拟研究

本文利用Fluent软件对蒸汽喷射器进行数值模拟计算,从射流混合机理角度出发,分析比较了喷射器内工作流体压力、引射流体压力及混合流体出口压力等工作参数变化对喷射系数的影响以及喷射系数变化的原因。结果表明:对给定的喷射器存在一个最佳工作流体压力,在此压力下喷射器可以获得最大喷射系数;随着引射流体压力的增加和出口压力的降低,喷射器的喷射系数逐渐增加。     

底排装置非定常环状伴随射流的特性分析

为了研究环形喷口底排弹出膛口时的尾部二次燃烧特性和环状伴随射流流动特性,针对底排燃烧室在瞬态泄压条件下的强非稳态扰动过程,建立了环状喷口射流与超声速来流相互作用的二维轴对称化学非平衡流模型,数值研究环形喷口底排装置的非定常伴随射流燃烧流动演化特性。计算结果表明:环形喷口射流在泄压初期挤压形成高度欠膨胀的中心射流,随着喷口压力降低,逐渐转变为亚音速环状射流。泄压中期,燃烧反应强度由射流边缘向中心轴线方向逐渐加剧,在气体回流作用下,尾部流场温度快速升高。在泄压过程中,不同初始压力下的底部压力和轴线温度变化趋于一致。随着燃烧室内初始压力增大,底压系数峰值增加,降压时间延长。1.5 ms后,初始压力对尾部流场无明显影响。     

水下超声速气体射流气液两相复杂流动研究

本文实验研究了水下超声速气体射流气液两相复杂流动。利用高速摄影仪和电子相机分别实时记录了过膨胀超声速工况水下气体射流的喷射状态和整体形貌,显示了不同工况水下高速气体垂直射流的演化过程和动态不稳定性形貌。研究结果表明:在射流的初始段存在与射流内部复杂波系相关的激波反馈特性,激波反馈特性发生之前存在能量积聚的高频低幅的胀鼓过程,二者均随机发生;在射流的主体段,在气水掺混和卷吸大规模能量交换作用下,射流呈现随机的偏摆效应,并且偏摆受环境流场影响明显。     

近场超声悬浮启浮瞬态行为的理论分析及实验测试

超声悬浮气膜瞬态行为的认识对悬浮体运动规律及悬浮精度控制等都有着重要作用。运用气体动力学理论研究超声挤压问题,建立了自由悬浮体瞬态气膜压力及其非线性动力学模型.应用数值方法对模型进行求解,获得超声激励下气体挤压膜在启浮过程中的瞬态压力分布、承载能力以及悬浮盘位移的变化规律。分析发现激励盘振幅、频率等参数对启浮过程的瞬态行为有着显著的影响,激励盘振幅越小、激励频率越高,启浮过渡过程达到稳态所需时间越长。在理论分析的基础上还对瞬态启浮过程进行实验研究,应用激光位移传感器对瞬态悬浮位移进行测试,发现理论分析和实验测试结果一致性较好。      

紫外光诱导纳米颗粒胶体微射流碰撞特性（英文）

采用流体力学模拟方法,建立了垂直非淹没射流的计算流体动力学模型,研究了在紫外光诱导纳米颗粒胶体射流中用直径D为500μm的微孔光-液耦合喷嘴进行抛光加工的冲击动力学,分析了非淹没射流条件下光-液耦合喷嘴内、外的流场分布情况及其对工件表面的喷射冲击特征,对紫外光诱导纳米颗粒胶体射流冲击动力学过程进行了理论描述。计算结果表明,在1MPa入射压力时,微孔光-液耦合喷嘴口TiO2胶体的喷射速度约为30m/s,其集束匀速喷射距离约为5mm。在此喷射距离时进行垂直喷射,在胶束与工件表面的冲击射流作用区域,其射流静压最大值分布在射流冲击作用中心,但射流动压及射流合成速度在此区域的截面分布呈"W"形状,射流动压及速度最大值出现在胶体射流束的外环直径约2mm处。     

紫外光诱导纳米颗粒胶体微射流碰撞特性（英文）北大核心CSCD

采用流体力学模拟方法,建立了垂直非淹没射流的计算流体动力学模型,研究了在紫外光诱导纳米颗粒胶体射流中用直径D为500μm的微孔光-液耦合喷嘴进行抛光加工的冲击动力学,分析了非淹没射流条件下光-液耦合喷嘴内、外的流场分布情况及其对工件表面的喷射冲击特征,对紫外光诱导纳米颗粒胶体射流冲击动力学过程进行了理论描述。计算结果表明,在1MPa入射压力时,微孔光-液耦合喷嘴口TiO2胶体的喷射速度约为30m/s,其集束匀速喷射距离约为5mm。在此喷射距离时进行垂直喷射,在胶束与工件表面的冲击射流作用区域,其射流静压最大值分布在射流冲击作用中心,但射流动压及射流合成速度在此区域的截面分布呈"W"形状,射流动压及速度最大值出现在胶体射流束的外环直径约2mm处。     

两种喷嘴喷射性能的试验研究

为比较自激振荡脉冲喷嘴和连续射流喷嘴的喷射性能,利用自行搭建的喷嘴性能测试装置对两种喷嘴的喷射性能进行了试验研究,实测了不同压力下两种喷嘴的时均喷液量,分析了不同口径的连续射流喷嘴和自激脉冲喷嘴的喷射特性,主要探讨了连续射流喷嘴、自激喷头下喷嘴直径对喷嘴喷液性能的影响,并进行了两种射流打击油泥样本的对比试验．试验结果表明,时均喷液特性相似的连续射流和脉冲射流在冲击油泥样本时,相同时间下脉冲射流的冲击破坏范围要大于连续射流,根据试验中油泥的屈服破坏过程,确定了射流有效打击力的临界值,建立射流清洗油泥时有效射程的经验估算式．     

蒸汽喷射器变工况性能的CFD探讨

利用二维轴对称,真实气体模型对喷射式制冷空调系统的喷射器进行CFD计算。真实气体模型占用较多的计算机资源,但它的计算结果更加真实。计算的目的在于得到在变工况条件下喷射器性能的变化和制冷系统性能的变化情况。在计算范围中,存在一最优的发生压力Pg*(3.973568bar),使得此时的喷射系数和系统COP最大。当Pg>Pg*时,喷射系数和COP随着发生压力的增加而减少;当Pg相似文献   

用速度浓度同步测量系统研究瞬态气体撞壁射流混合过程

用速度浓度同步测量系统研究瞬态气体撞壁射流混合过程谢辉，苏万华，史绍熙，林荣文（天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津３０００７２）关键词撞壁射流，射流混合，速度浓度同步测量１引言对于中小型直喷式柴油机，燃油喷雾与壁面撞击不可避免，研究喷雾和壁面的相...     

屏蔽气体流速对同轴双管式氦气大气压等离子体射流粒子分布的影响

在大气压等离子体射流应用中,环境气体对射流流出物的影响不可忽视,尤其是在某些对环境粒子高度敏感的特定场景中.同轴双管式射流装置可用于抑制射流流出物与环境气体之间的相互扩散,从而控制射流流出物的化学性质.本文对同轴双管式氦气大气压等离子体射流在不同屏蔽气体流速下的放电特性和化学性质进行了数值仿真研究,并通过实验光学图像对仿真模型加以验证.结果表明,相比于没有屏蔽气体的情况,在高流速条件下放电得到增强,而在低流速下放电较弱;随着流速的增加,空间中的粒子数均随之增加,这可以归因于由屏蔽气体流速增加而产生的更宽的主放电通道.此外,不同浓度轮廓线上的离子径向通量受到流速的影响也存在很大差异.本研究进一步揭示了不同的放电位置对氮氧粒子产生的影响,加深了关于屏蔽气体流速影响等离子体射流放电行为的认识,并可能为等离子体射流的进一步应用开辟新的机会.     

不同加载速率下铝自由面微粒子喷射现象研究

 本文主要研究铝自由面微粒子喷射量随压力加载速率的关系，重点是对微射流机制的研究。用人工楔形槽作为自由面上的模拟几何缺陷，用斜波发生器技术改变加载速度，用石英传感器技术测量微粒子喷射量。研究结果表明：在楔形槽尺寸和峰值应力不变的条件下，微粒子喷射量及其最大喷射速度，均随加载速度（加载波阵面宽度的一种度量）的减小而减小；在压力加载条件不变时，发现微粒子喷射量有随几何缺陷体积的增加而增大的迹象。用HELP编码对本实验进行的二维数值模拟结果表明，在数值上与实测数据基本符合。     

围压条件下空化磨料射流的冲蚀特性与机制分析

 磨料射流在水利水电、石油工程和海洋资源开发等领域有着广泛的应用,研究射流的冲蚀特性和破坏物料机制对提高水射流利用效率具有重要意义。利用自行研制的实验装置,研究了围压条件下自振空化、文丘里和锥形3种喷嘴形成的磨料射流冲蚀特性,分析了空化磨料射流冲蚀物料的机制。结果表明：自振空化喷嘴和文丘里喷嘴的冲蚀效果优于锥形喷嘴,空化作用有助于提高磨料射流的冲蚀效果;磨料射流的冲蚀效率随围压的增大而降低,主要原因是围压对纯水射流和空化磨料射流的压力脉动和冲击力具有抑制作用。分析认为,空化磨料射流冲蚀破碎物料的机制主要包括冲蚀、气蚀和共混磨蚀3 种作用。     

横荡条件下不稳定射流压力振荡主频实验研究

蒸汽浸没射流具有高效的传热传质特性,在核反应堆等相关系统中有重要应用,但其凝结过程会产生压力振荡,危及相关设备的安全稳定运行。本研究对横荡条件下不稳定射流的压力振荡主频进行了实验研究,获得了不同横荡参数对压力振荡主频的影响规律。研究结果表明,横荡条件下不稳定射流的压力振荡主频高于静止条件下,在横荡周期为2 s,横荡幅值为70 mm时,压力振荡主频最大增幅达到102.7%,并且压力振荡主频随着横荡周期和过冷水温度的增加而减小,随着横荡幅值的增加而增加。     

基于CFD的射流抛光喷射距离的分析和优化

分析了喷射距离对射流抛光效果的影响,基于计算流体动力学进行了喷射距离的分析和优化.通过构建射流抛光不同喷射距离的物理模型,采用能更好地处理流线弯曲程度较大的流动的RNG k-ε紊流模型应用于射流抛光的数学建模,使用SIMPLEC算法对射流模型进行数值计算,得到了不同模型的射流抛光冲击射流流场及工件壁面上的冲击压力、紊动强度、壁流速度分布.根据射流抛光对冲击射流特性的要求,比较和分析不同喷距模型的数值仿真结果,结果显示,射流抛光最优化喷距范围为喷嘴口径的10倍至12倍之间.     

气-液组合横向射流中气体种类的影响

吸气式旋转爆震发动机中燃料的良好雾化对爆震燃烧的组织极其重要,气-液组合横向射流是其中一种重要的燃料喷注技术。为获取气体种类在超声速来流中对其的影响,通过数值方法对液体射流穿透深度和辅助射流气体分布进行研究。采用Euler-Lagrange方法研究不同气体射流对液体射流的作用规律,结果表明：气体射流通过激波结构降低局部来流动量通量提升液体射流穿透深度,相同的来流条件下气体射流动量通量越大,液体射流穿透深度越高,且主要影响扩张段之前的流场区域,气体种类的变化对于后场液体射流穿透深度和雾化特性几乎无影响。