断裂结构扰流柱通道内的流动与换热数值模拟

应用湍流模型对具有断裂结构扰流柱的涡轮叶片尾缘楔型通道的流动与换热过程进行了三维数值研究。计算过程中,Re取值范围为3000-13500;同时选取了8种断裂距离组合进行了数值模拟,计算了8种情况下流动与换热的效果。     

楔形通道中束腰结构扰流柱对强化传热特性的影响

采用数值模拟方法对装有束腰结构扰流柱的楔形通道的换热和流动阻力特性进行了研究,并与传统圆柱通道进行了比较。本文重点研究了扰流柱的束腰程度的影响。结果表明:(1)随着雷诺数的增大,换热效果增强,阻力损失系数变小。在较大雷诺数时,与圆柱通道相比,束腰结构扰流柱通道的换热效果稍低;(2)随着束腰参数的增大,换热效果提高,然后趋于平缓。     

“冲击-扰流柱”复合式结构换热特性的数值研究

“冲击-扰流柱”复合式结构是航空发动机涡轮叶片尾缘区内重要的冷却结构,研究掌握该结构换热特性对提高叶片冷却设计水平具有重要的意义。冲击孔相对扰流柱排列方式、高度、距离是该冷却结构的主要几何特征参数。每个参数分别选取两个典型参数,得到8个不同的几何模型,采用FLUENT商用软件计算每个模型的12个工况。研究表明,任意模型各个表面的换热强度均随着压比的增加而增大。同一个模型中冲击孔、扰流柱表面较其他表面具有更大的换热系数。一般来说,冲击孔相对扰流柱正向、中间高度、近距离射流能使该结构获得更好的换热性能。     

扰流柱参数对半固态AlSi9Mg组织的影响

提出将扰流冷却技术应用于半固态合金制备中,在自制的倾斜冷却装置内安放扰流柱,制备半固态AlSi9Mg合金水淬试样,用定量分析技术分析试样组织,研究扰流柱形状、排列方式和排列间距对半固态AlSi9Mg合金组织的影响.结果表明:扰流柱为水滴形时,制备的半固态AlSi9Mg合金中初生α-Al相较多,组织均匀,边缘轮廓清晰,初生α-Al相为球形或近球形,水淬组织特征为初生固相率53.54%,晶粒尺寸5.59μm,形状因子0.61.扰流柱的排列方式和排列间距对半固态Al-Si9Mg合金组织有较大的影响,叉排优于顺排,理想的排列间距为行间距S=15 mm,列间距L=40 mm.     

扰流色谱的研究利用扰流色谱测定传质系数

本文提出了采用扰流色谱技术［１、２］测定传质系数的原理及计算方法，测定了正己烷、甲醇、乙酸甲酯、丙酮在氮气载气流中的传质系数和扩散系数，并研究了温度、载气流速和搅拌各种参数对测定结果的影响．大量实验结果表明该方法简便、快速、重复性好、准确度高．     

扰流色谱的研究

本文提出了采用扰流色谱技术测定传质系数的原理及计算方法，测定了正已烷、甲醇、乙酸甲酯、丙酮在氮气载气注中的传质系数和扩散系数，并研究了温度、载气流速和搅拌各种参数对测定结果的影响，大量实验结果表明该方法简便、快速、重复性好、准确度高。     

液力缓速器低充液率工况扰流柱起效条件判定方法

为揭示低充液率下缓速器工作腔内气相主导的流动规律和降低空转状态下的功率损失,针对某车用液力缓速器构建了带有空损抑制扰流机构的叶轮周期流道模型,通过对低充液率不同转速下液力缓速器扰流机构起效过程流场仿真,分析了不同输入转速和不同充液率工况下的制动转矩、容积率、扰流柱挡片压力差3个关键参数的变化趋势.结果表明,制动转矩在20%充液率前后均有明显的状态变化.18%充液率前各参数单调上升且在18%充液率达到极大值,随后在20%充液率达到极小值,而后继续增大.微观两相流动层面上,20%以下充液率时油液和空气分层明显,而后流动失稳并且在20%以上充液率工况油液和空气流动分层不明显;在充液率大于18%以上时,扰流柱挡片上的压力差值大于所设计预紧力,足以压缩扰流柱挡片进入其腔体内.据此确定了低充液率工况的扰流柱起效判定方法,为扰流机构的设计提供了理论依据.      

离心风机旋转叶片表面压力分布实验研究与三元数值分析

本文利用作者自行设计的机械密封式压力传输器，对离心通风机旋转叶片表面静压分布进行测量，并绘制出静压分布曲线，将此曲线与三元流变分有限元程序的计算结果进行比较分析，得出若干结论，可为离心风机的工程设计提供借鉴．     

扰流色谱的研究：利用扰流色谱测定气体扩散系数

本文分别用返流色谱法和Ｒ（Ｆ）峰法测定了不同温度下有机气体乙烯、丙烯、乙炔在氮气流中的扩散系数和苯、环已烷、乙醇、乙酸乙酯等有机蒸气的扩散系数，讨论了各种操作参量对测量精度的影响，大量测量结果表明，返流色谱法的平均偏差为３．３２％，而Ｒ（Ｆ）峰法为４．４９％。     

航空发动机涡轮叶片尾缘楔形通道交错肋冷却实验

为研究涡轮叶片尾缘部分楔形通道交错肋流动传热性能,对其进行实验研究.实验应用瞬态液晶测试技术,对比研究了交错肋上、下主表面的局部传热特性,同时用压力扫描阀测得不同雷诺数下的通道压力损失.研究结果表明：尾缘段转折流动配置下,楔形通道交错肋上、下主表面传热差异显著,下主表面平均努塞尔数比上主表面平均高30%以上,尾缘楔形通道内交错肋结构主表面平均换热系数高出针肋结构约46%;交错肋上、下通道之间的交界面处存在强烈的质量交换作用,上、下主表面间断性的高换热区与上、下通道交界面呈现对应关系;随入口雷诺数的增加,通道压降快速增大.楔形通道交错肋压降是针肋的5～7倍,但其换热面积高出针肋107.4%,仍比针肋冷却增加约66%的综合换热性能.     

多级轴流式压气机静压升特性研究

对多级轴流式压气机在几个典型工况下各级静压相对于设计点静压的变化特性进行了研究。研究发现,中低转速工作条件下,压气机后面级静压的变化对发动机工况的改变不如前面级敏感,因此,按常规方法监控压气机后面级流动参数的变化难于及时发现发动机中小状态时的压气机气动不稳定征兆信号。研究表明,为提高检测压气机气动不稳定征兆的时效性,应考虑在压气机前面级安装传感器,监控中低转速下的压气机气动失稳征兆信号。     

带有旋流的RH精炼系统循环流动的实验研究

探讨RH真空脱气装置水模型上升管中施加旋流以提高系统精炼效率的可能性,分别采用平直叶片叶轮和轴流式叶轮产生旋流,通过水模型实验,比较有旋流和无旋流上升管中气液两相流体流动现象的差别.利用超声波流量计测量系统的循环流量,利用摄像机记录气液两相流动状态.水模型实验结果表明,与无旋流情况相比,施加旋流后循环流量显著增大.由于向心力作用,气泡向管道中心区域积聚,从而使气泡与杂质物碰撞合并的机会大大增加;同时还能够避免气泡吸附在管壁上,提高RH真空精炼装置的寿命.     

人体静态操作姿势与血流特性关系的实验研究

运用多普勒超声测量仪器测量了不同静态操作姿势角度下人体的血流特性，利用数理统计方法对所得数据进行统计分析，得出了人体在不同姿势角度下血流特性的变化规律，并在此基础上绘制出评分曲线．实验结果表明，人体在自然姿势角度时血流量最大，但当人体偏离自然姿势时，血流量则会越来越小，并由此引起人体舒适性的变化．此结果可作为人机工效的评价依据，使得人们不仅能够判断出人体的舒适区域，而且能够得到人体的最舒适姿势，同时也可对仪器设备的设计起到指导性作用．     

转杯纺分梳辊周围流场的研究

对转杯纺分梳辊和不带锯齿光滑圆柱体周围的静压、过度分布进行了理论分析及测量．实验表明两种回转体周围的流场的静压和速度分布符合伯努里定理，但在数值上有着明显的差异．在相同半径处，光滑圆柱体所产生的静压大于分梳辊周围静压，而速度小于分梳辊的速度．     

主要通风机风量智能测试系统

以静压差法测风量为基础,建立了风量智能测试系统,该测试系统精确度高,速度快,并有打印、显示等功能.并介绍智能测试系统的硬、软件结构.     

电子膨胀阀节流机构流量特性的实验研究

分析总结了国内外对膨胀阀流量特性的研究成果,指出电子膨胀阀节流机构流量多元影响因素的特性.利用自行研制的液环法电子膨胀阀流量特性实验台分析了出口压力、入口压力、入口过冷度、阀开度、入口密度和出口干度对电子膨胀阀质量流量及流量系数的影响.结果表明:上述参数对电子膨胀阀的流量特性均有一定的影响,但各参数的影响程度不同;开度是改变质量流量的主要因素,并反映出阀的调节特性.     

水平管内气液两相环状流形成机理实验研究

采用观察法和光纤探针信号识别流型,对水平管内气液两相环状流形成机理进行了实验研究,提出用表示气液两相惯性力之比无量纲准则数K和液相韦伯数来关联实验数据,得到了分层流和间歇流向环状流转变的准则关系式．结果表明。环状流可分别由分层流和间歇流转化而成,但其转化机理各不相同．分层流转化为环状流是帆船机理与二次流机理共同作用的结果,而间歇流转化为环状流则是气相对液相的冲穿机理作用的结果．计算结果和实验结果符合良好．     

慢扩张管道内的旋转流

研究了无粘不可压慢扩张旋转管流．以扩张角θ为小参数展开，导出了流函数所满足的方程及零阶解析解．对４种具有实用价值的初始流型给出其速度分布的公式．计算发现在一定条件下会产生逆流区，导致旋涡破裂．     

组合管中气粉流的临界管长

根据气粉流运动的基本定律，考虑收缩喷管的等熵流动以及等截面管中的摩擦流动，建立了描述组合管中气粉流的数学模型．考虑气粉流摩擦壅塞现象，用马赫数检验法确定了组合管的临界管长．计算结果表明，组合管的临界管长随粉气比的增大而减小；在不同粉气比下，组合管中气体速度和粉粒速度均沿程逐渐增大，而粉粒终速随粉气比的增大而减小；组合管的临界管长比等截面管的临界管长小得多，且组合管中的压降比等截面管中的压降明显减小     

脉动流条件下圆柱绕流特性研究

该文数值研究了脉动流条件下圆柱绕流场特性,对涡量分布、升阻力系数、升力系数频谱特性等进行了分析。结果表明,脉动流作用会使圆柱尾涡剪切层变薄,提高脉动频率使尾涡长度变短、脱离加快,提高无量纲脉动振幅使主导涡的脱落速度降低,使旋涡生成区域更靠近圆柱表面;脉动频率与无量纲脉动振幅的增大使升、阻力系数的振幅均增大,而且与升力系数相比,阻力系数的振幅更大,变化更快;升力系数频谱图存在多个主频,包括旋涡脱落频率和相位叠加频率,其中旋涡脱落频率的振幅随着脉动频率的增加而减小,随着无量纲脉动振幅的增加而增加。