弱激波冲击无膜重气柱和气帘界面的实验研究

研制了一个改进的激波管设备,对马赫数为1.2的弱激波冲击作用下空气中SF6气柱和气帘界面的演变过程进行了初步的实验研究。通过设计激波管实验段、烟雾发生器、气体箱、进气吸气系统和激波管尾段,控制混合气体中SF6的峰值浓度和初始气流速度,建立了稳定、可重复的无膜气柱和气帘初始界面形成技术。利用高速摄影技术,在水平面内观测了气柱和气帘的初始界面图像,沿垂直方向观测了界面RM(Richtmyer-Meshkov)不稳定性的演变过程。气柱演变图像显示了典型的对涡结构,气帘演变图像显示了早期的多蘑菇形结构和后期的相邻波长干扰效应。图像后处理表明,气柱的高度和宽度、气帘的宽度均随时间单调增加,且宽度比高度增加快得多。从二维涡量动力学方程出发,对图像中涡的演变过程进行了初步解释。     

射孔器腔内压力测试系统的高频响应展宽研究

在射孔过程中射孔器腔内会产生二次压力脉冲,一次压力脉冲是一种对于腔内压力测试系统的抗冲击设计、频响设计以及传感器选择的重要参数;二次脉冲是石油企业工程分析的重要参数;为了在高温、高压、高冲击环境中测得一次脉冲,为射孔器腔内压力测试系统的设计提供重要依据,延长射孔器枪内压力测试系统的使用寿命和降低高昂的成本实现信号的完整采集,保证动态测试精度,从实际应用需求出发,给出了系统频响展宽的总体设计方案和测试信号的技术指标。     

集输管路上升管系统严重段塞流实验和理论模拟

严重段塞流的实验研究表明,在气泡进入上升管底部到运动至出口的过程中,上升管中气泡头部以下流型为弹状流型;当气泡头部流出上升管后,上升管中的流型可看作块状流型。根据实验结果,本文提出了采用漂移流模型简化计算上升管中两相流动、上游管道中气体膨胀满足质量守恒,同时考虑上升管内液体动量守恒的严重段塞流计算模型。计算值与测量值比较表明,模型可以正确预测出气体膨胀流动过程,气体流动时间不受入口气液流量的影响。模型可以准确计算出严重段塞流周期、液塞长度和倾斜管中液柱最大长度等参数。     

激波诱导的液柱气液界面RM不稳定性的研究

为了进-步研究气/液界面上的Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性现象,在水平激波管中进行了激波与单、双排液柱相互作用的实验.通过使用驱动气体为氮气、被驱动气体为空气,获得了马赫数为1.10与1.25的激波;通过更换不同尺寸的试件获得了初始直径不同的液柱。使用高速摄影仪记录了激波作用之后液柱失稳变形的详细过程,测量分析了不稳定性发展过程中,尖钉高度、气泡深度及混合区域宽度随时间的发展规律,并与理论分析中的公式进行了比较。     

竖管中CO2泡沫压裂液的管流阻力特性

CO2泡沫压裂液具有非牛顿流体性质,其在实际施工条件下的油管流动特性直接影响到对井底射孔处的压力确定,从而对进行准确的裂缝预测、压裂效果评估具有重要的意义。对垂直下降管中CO2泡沫压裂液的管流阻力特性进行了实验研究,二氧化碳泡沫压裂液的摩擦阻力随着流速的增大而增大,随着温度和压力的增大而减小;并通过实验研究得出了泡沫压裂液在垂直下降管中流动时的摩擦阻力系数的计算关联式,其在本文实验工况下的平均计算误差为14.8％。     

直接驱动柱内爆流体力学不稳定性数值模拟

 给出了LARED-S程序对直接驱动柱内爆流体力学不稳定性模拟的物理方程，介绍了一种直接驱动柱内爆靶的结构，给出了模拟中使用活动网格追踪和其他一些需要注意的问题。对OMEGA激光器直接驱动柱内爆实验物理模型进行了简化处理：使用理想气体状态方程，假设烧蚀层、标识层和内部填充材料为同一介质，只在密度上有差别；采用全电离和单温近似，在内爆过程中仅考虑热传导过程而忽略辐射和非局域电子热传导等过程的影响。模拟结果表明：LARED-S程序与LASNEX程序的计算结果基本上符合。     

盖·吕萨克定律的实验

利用玻意耳-马略特实验的装置,如高中物理第二册第218页中所说的,再添上三个玻璃筒、一个温度计及一些冰、水、热水,就可以进行一次分组实验,来验证盖·吕萨克定律。实验步骤如下:(1)把做玻意耳-马略特实验用的玻璃管(一端开口,一端封闭,管的闭端有一段被水银封在管里的空气柱),用两条细胶带把玻管固定在米尺上,尺上刻度的起点要与管的闭端对齐。 (2)把玻管竖直地立在桌上,使开口向上,从刻度尺上的标度看出气柱的体积,并记下当时室内的温度。 (3)把玻管开口向上地竖直插入盛有冰水混合物的玻管内,记下当时的温度(0℃),并看出气柱的体积。 (4)把玻管开口向上地竖直插入盛有冷水(应设法使冷水的温度较室温低两三度)的玻筒中,测出这时的温度与这时气柱的体积。     

激光入射孔径对柱形腔靶辐照不均匀度的影响

 研究了激光入射孔径对柱形腔靶中 l=2阶靶丸辐照不均匀度的影响，计算得到了激光入射孔径对辐照不均匀度随时间变化的影响可以用源于某一固定点的一族曲线来描述。此固定点是由与激光光斑的位置决定的，与腔靶的半径和入射激光束的入射角有关，而与激光入射孔径的大小无关。辐照不均匀度随时间的变化是由激光光斑的辐射温度的变化和腔壁辐射温度的变化决定的，激光入射孔半径的大小影响着辐照不均匀度随时间变化的曲线的梯度，入射孔越大，曲线的梯度就越大。激光入射孔对l=2阶靶丸辐照不均匀度的影响与入射孔半径近似呈线性关系。     

高功率回旋管锁相

研究了高功率回旋管振荡器在外信号作用下输出微波的频率及相位的受控问题，文中导出了回旋管锁相过程的非线性微分方程，对实现锁相的条件及锁相过程特性作了分析，外信号可在回旋管起振进入饱和后引入，也可在起振前引入，这两种不同的引入信号方式对锁相过程的作用有较大的区别，文中对此作了讨论，并对回旋管的ＴＥ＿１３场模进行了锁相过程的数值计算和分析。     

间接馈电柱-锥级联爆磁压缩发生器数值模拟

为了研究间接馈电、两级级联柱-锥构型的爆磁压缩发生器的物理特性，发展了描述爆磁压缩物理过程的2维爆轰磁流体力学程序——MFCG（Ⅴ），并用其分析、计算了一系列模型。通过将计算结果与柱-柱构型的结果进行比较，表明了柱-锥构型更有利于功率放大:在同样的输出电流条件下，不仅爆磁压缩的时间缩短，而且输出功率也相应地增加。MFCG（Ⅴ）程序的建立以及相应的数值模拟结果有助于加深对柱-锥构型的爆磁压缩发生器物理过程的认识，并为实验设计提供参考。     

异形管束降膜流动流型及波长的分布规律

采用可视化方法对水的降膜流动过程进行了实验研究,考察了两异形管(蛋形管和滴形管)管间流型及其转变、降膜波长随Re数和管型的分布规律,并与圆管进行了对比分析。实验结果表明:各管的管间流型均随Re数的增大依次呈现滴状流、滴柱状流、柱状流、柱片状流和片状流;相较于圆管,两异形管的各流型更易在较低的Re数下获得,且流型较稳定。随着Re数增加和管间距S的降低,降膜波长呈减小趋势。两异形管的降膜波长较圆管的低,且蛋形管的流型转变Re数最低。     

间接馈电柱-锥级联爆磁压缩发生器数值模拟

 为了研究间接馈电、两级级联柱-锥构型的爆磁压缩发生器的物理特性，发展了描述爆磁压缩物理过程的2维爆轰磁流体力学程序——MFCG（Ⅴ），并用其分析、计算了一系列模型。通过将计算结果与柱-柱构型的结果进行比较，表明了柱-锥构型更有利于功率放大：在同样的输出电流条件下，不仅爆磁压缩的时间缩短，而且输出功率也相应地增加。MFCG（Ⅴ）程序的建立以及相应的数值模拟结果有助于加深对柱-锥构型的爆磁压缩发生器物理过程的认识，并为实验设计提供参考。     

激波与SF_6梯形气柱相互作用的数值模拟

基于大涡模拟,结合五阶加权基本无振荡格式以及沉浸边界法对平面入射激波与两种SF_6梯形重气柱的相互作用过程进行了数值模拟,数值结果清晰地显示了激波诱导Richtmyer-Meshkov不稳定性所导致的两种梯形重气柱的变形过程,详细分析了入射激波在两种梯形重气柱界面发生反射、折射、绕射以及折射激波与透射激波在气柱内部来回反射的过程,并研究了该过程中所产生的复杂波系结构,对两种梯形气柱变形过程中与周围空气的混合过程进行了分析;通过记录气柱界面四个特征尺寸随时间的变化对两种梯形气柱界面的不同演化过程进行了定量分析。     

开架式气化器预冷过程海水膜传热分析

为了减少开架式气化器换热管表面结冰，设计一种新型高效换热管，并采用ANSYS Workbench软件对预冷过程中换热管表面海水膜温度场和速度场进行模拟。分析发现：结冰主要发生在预冷过程中的非稳定阶段，该阶段海水膜厚度影响温度场和速度场的分布，海水膜越厚，温度越高，速度越大；稳定阶段，海水膜厚度对温度场分布和接近冰点温度海水量的多少影响不大，而使海水膜速度分布逐渐趋于均匀，并在左右肋两侧形成四个涡旋，距离LNG进口端越远，旋涡运动越剧烈。     

椭圆柱管管流泊肃叶公式的两种简明推导

应用广义柱坐标、牛顿粘滞定律和牛顿运动定律以及解边界条件下的连续性方程和纳维叶－斯托克斯方程，给出了椭圆管流泊肃叶公式的两种简明推导方法。     

差分干涉CT技术诊断激波管界面不稳定性

对差分干涉计算机层析技术诊断激波加载下气柱界面不稳定性的可行性进行初步理论和实验研究。针对有限投影数的联合代数重建算法,提出了一种新的投影矩阵计算方法,采用特定投影方向,各投影方向具有不同采样间隔。投影方向的对称性和投影线的规律性使计算过程大为减化。用该重建算法对气柱密度场进行数值模拟,结果表明4方向投影能够重建激波作用下气柱演化初期的体密度场,8方向投影基本能够重建演化中期的体密度场。用差分干涉系统对激波管气柱进行3方向诊断的实验结果表明,差分干涉计算机层析技术用于激波冲击下的气柱不稳定性密度场诊断是可行的。     

两种共鸣结合测空气中的声波波长

共鸣管法测空气中声波波的实验中,用水调空气柱长度,用耳辨别波节波腹。由于水流动时的惯性加上环境噪声的干扰,往往不容易得到很准确的数据,且弄得不好水易溢出。如果将管平放用活塞调空气柱长,在管口处连一橡皮管(或听诊器)插在耳中来进行实验,可以使实验效果得到改进。现在如果再在共鸣管口上安上一个共鸣器,再接橡皮管(图1),调节共鸣器使之和空气柱中的声音发生共鸣,可以使在波节     

声柱谐振时的频率和效率

本文从实验和理论方面对声柱谐振时的频率进行了研究,并对声柱谐振时的效率作了理论计算。结果表明,谐振频率随扬声器单元数N的变化近似地按线性规律增加;而谐振时的效率在N少于3时与N成正比,当N大于4时逐渐趋于平缓。 文中还表明了将声柱中各个扬声器作为长管一端的平面活塞辐射源处理更符合于实验结果。     

油水饱和球管孔隙模型弛豫的理论计算与计算机模拟

根据Brownstein-Tarr理论，采用特征函数展开法，通过求解基于扩散效应的Bloch控制方程，给出了油水饱和球管孔隙模型弛豫的理论计算公式.理论计算结果表明，在水润湿条件下，油的弛豫过程只与含油饱和度有关，而与岩石的孔隙结构无关.根据理论计算结果对球管模型中水的弛豫进行了数值模拟，模拟结果显示，球和管的主弛豫过程是一个单指数函数，其余部分与之相比可以忽略，即球管模型中水的弛豫可近似为一个双指数衰减过程.     

旋液式冰浆浓缩器的阻力特性研究

本文针对前期优化得到的适合于冰浆浓缩的旋液分离器阻力特性进行研究。首先通过实验得到空气柱存在时不同旋流器结构下阻力特性数随雷诺数的变化曲线,结果表明溢流管直径减小或溢流管插入深度增大都将使得阻力特性数增大。并对某一旋流器结构下空气柱存在与不存在时的阻力特性曲线进行比较,结果表明空气柱的存在也将增大旋流器的阻力特性数。最后通过数值模拟,得到旋液式冰浆浓缩器内部压力场分布规律。