气膜孔径向角角度对冷却效率的影响

为了探讨在不同径向角下动量比和湍流度对圆柱形气膜孔流动和换热的影响规律,采用数值模拟方法,研究了涡轮叶片的冷却效率.结果表明:随着动量比的增大,二次流出口处高温区域逐渐偏离气膜孔出口叶片的下游区域,气膜孔出口二次流的影响范围变大;二次流径向角β越大,其自气膜孔出口流出后在叶片表面的轨迹偏斜程度就越大;在湍流度保持不变的情况下,随着动量比增加,冷却效率随着x/d值的增加在总体上呈现逐渐减小的趋势;随着湍流度的增大,冷却效率先增加后减小;在动量比I≤2时,冷却效率随着湍流的增大而减小;随着径向角的增大(0°～45°范围内),冷却效率逐渐降低.     

气膜冷却火焰筒壁温和热流量计算机程序

一、前言燃气轮机的进口温度和进口压力不断提高后,火焰的的壁面温度和热流量相应增加,火焰筒的气膜冷却任务加重,用于火焰筒的气膜冷却空气量愈是感到不足。因此,降低湍流强度,提高气膜冷却效率;合理设计气膜冷却段的长度和缝高;验算火焰筒的壁温分布和延长火焰筒的使用寿命是近代燃气轮机设计中的一项重要课题。      

湍流射流在等速流动中的扩散

在工程技术问题中,譬如冲压发动机燃烧室内燃料逆气流方向喷射发展的下游流动以及为了防热目的采用所谓气膜冷却等实际问题中,往往遇到湍流射流在等速流动中的热量扩散与质量扩散过程。本文建议采用扩散系数随流动发展距离与流动速度的乘积而变的关系来求解两个简单问题:1.无限平面平行射流的扩散;2.距射流出口相当远处的扩散。     

出口条件对圆形湍流射流远场区自保持性的影响

报道出口条件对圆形湍流射流自保持性影响的实验研究结果. 对来自渐缩和长管两种不同结构喷嘴的射流,在相同雷诺数条件下,沿轴线进行了速度测量; 研究的统计量包括平均速度、湍流强度、高阶矩、能谱和积分尺度. 实验结果表明,渐缩喷嘴射流比长管射流发展得更快、更容易达到自保持状态. 通过对比发现,在两射流的速度(温度)场中,平均速度(温度)、湍流强度、偏斜因子和平坦度因子都存在明显的异同. 同时发现两射流的积分尺度随轴向距离的增加都成线性增长,且在渐缩喷嘴射流中增长得更快. 通过对比两射流的边界层厚度、径向与轴向湍流强度的比值、湍动能能谱图并结合前人的研究结果,对两射流湍流场所表现出的不同的统计学行为给出了合理的解释.      

横向紊动射流的数值与实验研究进展

横向紊动射流作为流体运动的一种重要类型,广泛存在于如: 燃气轮机气膜冷却、锅炉燃烧室等的燃烧控制, V/STOL(垂直或短距离起落)飞机、废气排放的控制等工程实际应用中.由于射流的存在,增加了流场的复杂性,流场中同时存在射流剪切层涡、马蹄形涡系、反向旋涡对和尾迹涡等4种涡系结构,这对流体力学理论研究具有重要意义.长期以来,研究人员从理论分析、实验测量和数值模拟方面对横向紊动射流进行了大量的研究工作,目前已经认识了流场中的许多流动特性和流动机理.从数值模拟和实验研究两个方面,比较并分析了国内外横向紊动射流研究的现状和研究结果,评述了不同湍流模型以及不同的实验测量方法对横向紊动射流的预测能力,讨论了存在的问题并对该领域的研究方向进行了展望.      

湍流冲击射流流动与传热的数值研究进展

湍流冲击射流由于其冲击表面时具有很高的局部传热率和冲击力,被广泛应用于如表面的加热、电子元件的冷却、纸张的干燥和材料的切割等工程应用和工业过程中.由于其流动的复杂性,也常被作为一种理想的测试实例来评价湍流模型的性能.此外,湍升力射流与地面之间的空气动力作用对V/STOL (垂直或短距离起落)飞机的性能具有很大的影响.长期以来,人们从理论分析、实验测量和数值模拟方面对冲击射流进行了广泛而系统的研究,积累了丰富的资料.本文在分析了湍流冲击射流的数值研究现状的基础上,对近年来有关湍流冲击射流流动与传热的数值研究方面的文献有选择地进行了综述,重点评述了不同湍流模型对冲击射流流动与传热的预测能力,讨论了存在的问题并对该领域今后的研究方向进行了展望.      

炮口二次燃烧的正激波点火模型

本文提出了考虑炮口激波结构中的正激波强度、化学动力学和湍流射流混合的预测炮口二次燃烧点火的模型,得到了与实验相一致的结果。     

Y形冲击射流微混合器流场结构和混合特性的三维数值模拟研究

运用三维变密度不可压计算流体力学方法对微型Y形冲击射流进行流动结构研究.结果表明:入射角度和入射速度是影响流场结构和混合效果的两个重要因素,分别存在有最佳入射角度和入射速度.我们发现在射流角度等于90°、射流速度为中速时,其流场结构最利于混合,因为此时射流的接触面积最大.另外,射流速度越大,其分割强度值也越大,因此混合性能也越差.当速度太大时,会使两股流体的接触面破碎而散落在空间中,使其不再接触,因此对分子间的扩散和混合不利.     

悬臂止推箔片轴承三维流-固-热耦合数值分析

工作温度是影响轴承性能关键因素之一,为了深入分析轴承气膜温度变化对箔片轴承承载特性的影响,本文中建立了考虑冷却气实际流动特性的悬臂止推箔片轴承三维流-固-热耦合模型,研究了轴承间隙、转速以及冷却气流速变化时悬臂箔片轴承气膜压力场和温度场等的变化规律.研究结果表明：随着轴承间隙减小以及轴承转速增大,气膜表面温度逐渐升高,其中气膜高压区温度上升更快,气膜温度与轴承间隙呈现线性变化趋势,气膜温度与转速呈现非线性增长的趋势,相比于轴承间隙,轴承转速升高对润滑气膜温度场影响更大,气膜温度过高可能会造成轴承热失效,因此需要深入研究工作温度对轴承性能的影响;随着冷却气流速增大,轴承承载力和气膜温度逐渐减小.冷却气流速增大到一定程度时,降温效果不再发生明显变化.     

应用二维频移LDV测量多孔板管流的湍流特性

采用二维ＬＤＶ系统对圆管中装有四孔板和三孔板的湍流特性进行了实验研究．在孔板下游射流沿管轴逐渐混合．沿管壁可以观察到反向流区域．经足够长距离后，轴向和切向湍流度逐渐趋于相同数量级．实验结果表明，孔板结构和开孔度对湍流特性有重要影响．     

激波和湍流相互作用的数值模拟

本文综述了关于激波和湍流相互作用数值模拟的近期研究进展, 主要包括激波和均匀各向同性湍流、激波和湍流边界层、激波和射流以及激波和尾迹的相互作用. 激波和湍流相互作用特性受到诸多因素的影响,如激波的强度、位置、形状和流动边界以及来流的湍流状态和可压缩性等. 激波和湍流的相互作用会引起流场结构、激波特性和湍流统计特性的显著变化. 最后简要讨论了激波和湍流相互作用数值研究需要关注的一些问题.      

气体示踪法研究燃烧器横向湍流混合扩散特性

用气体示踪法对侧边风燃烧器弱旋流一次风和侧边直流二次风横向湍流混合扩散特性进行了详细研究，讨论了各截面混合物浓度分布规律及混合强度分布规律，分析对燃料着火的影响，同时利用湍流运动方程反算气体湍流扩散系数     

轻型火箭发射噪声场的分布特性

为了解小火箭发射噪声特性及其在喷口外围的声压场分布规律,针对燃气射流产生噪声问题进行了实验研究和数值计算。讨论了超声速射流噪声的3个主要成分(湍流混合噪声、啸音和宽带激波相关噪声)及相关特点,指出它们产生的根本原因是湍流射流的速度扰动。通过分析不同实验测点的射流噪声声压级峰值,得到了燃气射流噪声在轴向和径向上的分布规律,即随着离喷口距离的增大,轴向噪声的衰减程度大于径向。在实验基础上,利用大涡模拟与FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)声学比拟相结合的方法对燃气射流噪声的声学特性进行计算。结果表明,此方法获得的计算结果与实验结果吻合较好,可为进一步研究射流噪声控制提供参考。     

狭缝射流撞击圆柱表面的湍流特性实验研究

实验研究了狭缝射流撞击圆柱表面后壁面射流区的平均流动和湍流特 性. 考察了雷诺数 Re (6000-20000), 喷口到受撞表面距 离 Y/W (5-13), 喷口宽度 W (6.25mm, 9.38mm), 受撞表 面曲率(半圆柱体直径 D = 150mm)对流动和湍流结构的影响. 通过分析 X 热线 在壁面射流区的测量结果发现，在近壁区域，表面曲率、 Re_{w} , Y/W 和 S/W 等 参数对 \sqrt {\overline{u^2}} / U_m 的影响比对 \sqrt {\overline{v^2}} / U_m 强，并且切 应力 \overline {uv} /U_m^2 对表面曲率变化最敏感. 当喷口与受撞击表面之间的距 离 Y/W 在一定范围内增加时， 沿圆柱表面流动的流向和横向的湍流强度增强. 用平板射流和圆柱体表面壁面射流的数据进行比较，从而得到表面曲率对壁面射流特 性的影响. 结果表明，曲率对壁面射流的影响较强， 并随着 S/W 的增大而增强. 随着雷诺数的增大，壁面曲率的影响也有强化的趋势.     

大速差射流预燃室内三维回流两相湍流的数值模拟

本文由多流体两相流模型、气相湍流κ-ε模型和颗粒湍流代数模型出发,成功地模拟了真实形状大速差射流预燃室中三维湍流回流两相流动,得到了这类复杂的气固两相流中不同纵横截面上气相速度场、颗粒速度场及浓度场和两相湍流度场的分布,并且获得了与实验定性一致的合理结果,揭示了预燃室中气固两相流动与混合的主要物理特征,探讨了大速差射流技术稳焰和强化燃烧的两相流动机理。     

大速差射流预燃室内三维回流两相湍流的数值模拟

本文由多流体两相流模型、气相湍流κ-ε模型和颗粒湍流代数模型出发,成功地模拟了真实形状大速差射流预燃室中三维湍流回流两相流动,得到了这类复杂的气固两相流中不同纵横截面上气相速度场、颗粒速度场及浓度场和两相湍流度场的分布,并且获得了与实验定性一致的合理结果,揭示了预燃室中气固两相流动与混合的主要物理特征,探讨了大速差射流技术稳焰和强化燃烧的两相流动机理。     

燃气射流冲击传热特性的数值模拟

针对射流传热问题,利用基于RNGk-ε湍流模型的数值方法模拟了射流垂直冲击平板的流动过程,并与实验数据比较,验证了模型的可行性。在此基础上,以火箭喷管入口参数为入口条件,建立了超音速燃气射流垂直冲击平板和冲击浸没平板的计算模型,分析了不同冲击条件下努塞尔数分布规律和温度分布规律, 论述了超音速射流传热的特性及影响传热特性的因素。得到了冲击距离为(14~18)D的努塞尔数取值范围,并表明冲击距离和射流温度是影响传热效率的关键因素;冲击距离增加,传热效率降低,冲击平板表面的射流温度越高,传热效率越高。     

湍流强度对预混燃烧影响的大涡模拟研究

本文对甲烷和空气在突扩燃烧室内的预混燃烧进行了大涡模拟(LES)研究,主要关注于预混燃料的湍流强度对甲烷-空气预混燃烧效率的影响.LES数值模拟给出了不同入口湍流强度的条件下燃烧室内湍流预混燃烧反应流场的速度场,温度场和浓度场分布.分析的结果表明:随着预混燃料入口湍流强度的增大,燃烧反应更加剧烈,燃烧效率提高,火焰长度也随之变短,同时,一氧化碳的生成区域明显变小,整体生成量减少.研究的结果对有效地提高燃气轮机的燃烧效率和减少污染物的排放提供一定的参考依据.     

稳定分层流动中湍流特性的研究综述

本文总结了近60 年来分层流动中湍流特性研究的成果. 主要从两个方面进行了综述:(1) 分层流动中湍流场的演变和混合. 在这方面主要分析稳定分层对湍流混合和湍流结构的影响, 以及混合层内湍流结构的特性和混合层的演化规律. (2) 分层流动中湍流的扩散和输运. 动量和标量的逆梯度输运特性是分层湍流研究的一个重要方向;分析分层对湍流扩散的影响. 并指出了一些值得今后进一步研究的方向.     

弹性湍流及其对微混合效率影响研究的若干进展

介绍和评述弹性湍流的产生及其对于微混合效率的影响等问题上的若干研究进展. 弹性 湍流和惯性湍流具有类似的流场特征,但引发机理有所不同. 惯性湍流产生的原因 是惯性引起的Reynolds应力,而弹性湍流则是由弹性应力所引起的. 鉴于在微流动 中,惯性力可忽略不计,因此牛顿流体的混合变得十分困难. 此时可在流体中加入 微量高分子聚合物以生成黏弹性流体. 由黏弹性流体所引发的弹性湍流在提高流体 微混合的效率上可发挥重要作用.