射流技术的现况

射流技术在近十年来的发展,一方面表现于大量的应用,同时还表现于以下几个方面。1.射流元件射流元件是控制线路中的基本单元,基本上分为比例式和数字式两大类,多属利用附壁效应、动量交换、紊流流动、剥离和渦流五类不同      

含悬浮固粒的旋转射流剪切层稳定性研究

本文在理想不可压旋转圆射流的运动方程中添加了固粒作用项，由此推得了时间增长率的表达式，进而得关于含悬浮固粒放置射流稳定性的修正瑞利稳定性准则，求出了不同固粒质量密度固－气脉动速度比值，固气脉动速度相位差及Ｓｔｏｋｅｓ数情况下旋转射流场的增长率与径向空间波数的关系曲线，在比较这些曲线的基础上，给出了关于固粒属性对旋转射流场稳定性影响的几个重要结论为控制旋转射流场和后续发展提供了依据。     

控制道下移双稳元件中的射流附壁点位置的研究

本文阐述了射流附壁点的位置与附壁式射流元件的位差及张角等参数的关系,从而为进一步设计有别于国外的控制道下移的附壁式双稳元件打下基础。全文共分四部分:一、问题的提出:二、射流附壁点的解析表达式及理论分析;三、射流附壁点的实验研究与分析;四、结论。     

同相气泡耦合特性实验研究

设计实验, 利用电火花打火生成气泡来研究两个气泡之间以及两个气泡与自由面的相互作用, 在实验过程中, 精确控制打火电路, 使两个电火花气泡的生成时间间隔控制在67\mus以内, 实现了气泡的同相生成. 大量实验后发现, 两气泡相互作用过程中可能会出现融合、蘑菇状气泡、对射流、射流方向逆转、反向射流等现象, 自由面附近不同安置方式的两同相气泡会出现不同的脉动形式. 通过系列实验提出了气泡之间的无量纲距离、无量纲周期差等参数来描述气泡耦合特性, 为气泡群的相互作用提供实验依据.}      

利用纹影仪对亚音速附壁射流的初步研究

利用纹影仪初步研究了射流元件内的亚音速附壁射流.多次用高速摄影机以5000张/秒的速发连续拍摄了射流元件的切换过程. 在纹影技术上,提出了能获得较高灵敏度的隔线新用法. 综合实验结果,描绘了元件切换的物理图案.证实了缓慢切换和快速切换确实有根本差别,特别是指出了快速切换时,流束不仅有“滞留”现象,而且实际上还在该位置作往复摆动;指出了在本文研究的范围内,条件相同时的切换“反应时间”有很大差异的原因主要就在于此. “反应时间”的分散性,不仅有文献报道,而且亦为我们多种实验所证实.据此,本文评价了外国义献计算切换时间的某些假定,并对一些文献中提出的“传输时间”概念,提出了商榷意见.     

两空泡运动特性研究

本文应用边界方法研究了两个相邻空泡的运动特性,得到了空泡的演化规律,以及空泡溃灭时的射流速度与溃灭时间的变化趋势,对于两个空泡之间的距离和半径比的影响进行了讨论。计算结果表明：不同大小的空泡在一起时则小泡会先溃灭,且人泡的存在时间与两泡的半径比成正比;大泡对小泡来说其作用相当于－固壁面,小泡会形成－指向大泡的溃灭射流。相同大小的空泡在一起溃灭时,会同时形成指向中间的射 流,与单空泡在固壁面附近的溃     

双层平行反应装甲与射流作用过程分析

根据双层平行反应装甲飞板飞散变形的物理过程分析, 认为平行双层反 应装甲与射流作用过程分流为两个阶段, 在中间两飞板碰撞以前, 两组件的运动是独立的, 因此可按两个单个反应装甲先后与射流作用; 而中间两板碰撞以后即退出干扰作用, 按射流 与单个反应装甲作用计算. 并根据飞板运动规律得出了飞板碰撞退出干扰作用的时间. 通过 与实验和数值模拟结果比较表明, 理论分析过程与实验和数值模拟计算结果基本吻合.     

关于湍流射流问题

在很多工程技术部门中,例如火箭技术、飞机、透平、锅炉、燃烧室、化工冶金设备、通风设备、其他流体装置以及射流元件等,大量遇到湍流射流的流动问题。因此,阐明湍流射流流动的规律,从而为工程实际应用提供分析与计算有关参数的依据,就具有很重要的意义。      

射流元件控制通道流动的三维数值模拟

针对一种射流元件控制通道的复杂结构 ,采用分块对接技术和网格“融合”技术生成计算网格 ,并运用五步显式格式的 Runge-Kutta法和多重网格法对含全 N-S方程、RNG k-ε湍流模型和两层分区壁面模型的流动模型进行数值求解。通过对控制通道内部流动的数值模拟和流场特性分析 ,提出了改进方案     

线型聚能装药的理论研究

本文提出了一端起爆的线型聚能装药射流形成的不定常理论模型。根据这一模型,当金属罩在爆轰波作用下的运动速度为已知时,则不论此速度是否是时间或初始位置的函数,都能得到射流形成时的速度,质量和位置等参数。 按照本文模型,Defourneaux.M.的定常射流形成定常模型是一个简单的特例。我们利用本文的模型对等厚度装药的情况进行了计算,并与实验结果比较,两者符合良好。同时计算结果表明,考虑射流形成的不定常因素,可以较好地解释射流头部的质量堆积和射流内部的反向速度梯度等实验现象。本文的模型可以为线型聚能切割索的设计提供较为准确的理论指导。     

国外流控流体力学发展概况

近十几年流控技术有了显著的进展,目前仍是引人注目的一个领域,仅1972年就召开了六次国际或国家流控技术会议。前文[1]概述了流控技术发展的一般情况。目前,流控技术的理论基础——流控流体力学的发展是落后的,还没有形成理论体系。因此研制元件和线路主要靠反复试验,不仅研制费用高。而且也阻碍了流控技术迅速发展。这一问题,已引起不少国家注意,都在开始加强基本理论研究。国际流控技术会议已把流控流体力学(fluid mechanics of fluidics)作为一个专门部分。流控流体力学主要研究流控元件和流体线路中流体的运动规律、作用过程、信号传输、稳定性和噪音等有关问题。一般情况是流道特征尺寸较小,两股或三股射流相互作用,多为湍流流动,流动现象复杂。目前还没看到有关流控流体力学的综述文献,本文将在这方面作一概述。     

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.      

基于能量准则的梁振动多模态主动控制的LQR法

选用以结构振动能量和控制信号能量作为控制目标函数的LQR算法,在单对压电元件进行梁振动主动控制的基础上,使用多对压电元件进行主动控制．运用该算法对压电层合梁的振动控制进行了分析计算．数值算例表明该方法能够有效地控制多阶模态并减小控制能量的消耗．由此,进一步验证了以结构振动能量和控制信号能量作为控制目标函数的LQR算法的正确性。     

EXPERIMENTS ON EVOLUTION CHARACTERISTICS FOR THE MUSHROOM-LIKE VORTEX STRUCTURE GENERATED BY A SUBMERGED LAMINAR ROUND JET

利用溢流恒压装置产生具有稳定出流速度的层流圆管潜射流,结合染色液流态显示方法,在多种射流时间和雷诺数组合下,实验研究了该射流动量在密度均匀黏性流体中的演化机理及其表现特征,定量分析了蘑菇型涡结构的无量纲射流长度L^*、螺旋型涡环半径R^*及其包络外形长度d^*等几何特征参数随无量纲时间t^*的变化规律。系列实验结果表明,蘑菇型涡结构的形成与演化过程可分为3个不同的阶段,分别为启动阶段、发展阶段和衰退阶段。在启动阶段,L^*和d^*随t^*线性变化,而R^*则近似为一个常数。在发展阶段,蘑菇型涡结构的演化具有自相似性,在各种射流时间和雷诺数组合下,L^*,R^*和d^*与t^*1/2均为同一正比关系,而且实验结果与基于斯托克斯（Stokes）近似的理论解结果一致。在衰退阶段,蘑菇型涡结构会发生两类形式的演化,第1类衰退出现在射流结束之后,其间L^*和R^*与t^*1/5相关,而d^*近似为一个常数;第2类衰退出现在射流结束之前,当射流动量达到某个临界值后,蘑菇型涡结构就会发生破碎等现象。     

激光片光源技术在水垫塘流场显示中的应用

文中研制了一套以激光作片光源的流场显示装置，并对单股和双股射流水垫塘流场进行了可视化研究．流场显示表明：双股射流的水垫塘流动结构可划分为六个区域，比通常的单股射流塘内水流结构增加了股间混掺区和“动水垫”影响区两个流区．分析讨论指出，双股射流入塘后水舌扩散加快和产生动水垫效应是其流态优于单股射流的两个显著特征．本文成果将为以降低塘底动水压强和充分发挥水垫塘消能效率为目标的水垫塘优化设计与计算提供指导和依据     

水下欠膨胀高速气体射流的实验研究

采用实验途径研究了下水高速气体射流的动力学特性,研制了水下高速气体射流实验系统并发展了相应的测试手段。实验中,用插入式静压探针测量了射流轴线静压分布;用γ射线衰减法测量了径向空隙率分布,从而揭示了水下高速气体射流均压和掺混两个过程的基本规律。测量结果表明：水下高速气体射流在欠膨胀工况下运行时,近场将出现含有复杂波系结构的膨胀压缩区域,由于气水的掺混作用,水下欠膨胀气体射流均压化过程比空气中衰减得快。测量结果还表明,水下射流在近场区的混合层由气水两相占据,其流态从靠近气体侧的液滴流型过渡到靠近液体侧的气泡流型。     

横流冲击射流尾迹涡结构的实验研究

本文采用LIF（激光诱导荧光）流动显示和PIV（粒子图像速度场仪）测量对横流冲击射流的尾迹涡结构进行了实验研究。水槽实验是在三种流速比和两种冲击高度实验工况下进行的。由实验结果可得到两种明显的尾迹涡结构、，即射流尾迹涡和横流尾迹涡。横流冲击射流中形成的主要尾迹涡结构主要依赖于流速比。本文还对横流冲击射流近区范围内射流尾迹涡和横流尾迹涡的形成机理和演化特征进行了分析。     

非轴对称扰动下含悬浮固粒旋转射流场稳定性研究

考虑含有悬浮固粒的理想不可压旋转圆射流的运动方程，借助势流理论推得扰动增长率随径向波数变化的表达式，进而得到含悬浮固粒射流稳定性的修正瑞利稳定性准则，求出了非轴对称扰动下不同扰动阶数、固粒质量密度、固－气脉动速度比值、固－气脉动速度相位差、斯托克斯数时旋转射流的增长率曲线。然后根据修正瑞利稳定性准则分析给出了关于悬浮固粒的属性对旋转射流场稳定性影响的几个重要结论，为控制旋转射流场和后续发展提供了合理的依据。     

聚能射流的断裂时间

从描述聚能射流失稳的一维近似方程出发，导出了聚能射流断裂时间的近似公式。这个近似公式定量显示了屈服应力、本构关系、粘度和径向收缩效应等对射流断裂时间的影响，在４个不同的特殊近似下，可以自然演化为近１０年来所发表的几个半经验解析公式，并且在合理的参数范围内，公式给出的断裂时间曲线覆盖了射流断裂时间的全部实验点。     

近距离下射流冲击平板PIV实验研究

运用时间分辨粒子成像测速系统(time-resolved particle image velocimetry, TR-PIV)对近距离下射流冲击平板时的流场进行了直接测量, 通过对两个正交的平面流场开展测量, 揭示了冲击距离和雷诺数对射流间隙内三维流动特征及涡系结构演化规律的影响. 结果表明: 射流间隙存在三种典型的涡系结构, 分别为双涡环模式、单涡环模式和卷吸模式, 但在大流量湍流状态下, 射流可能会冲破涡环, 形成随机的高速出流, 各流动模式的出现主要与射流流态及壁面约束作用有关. 运用涡量分析对三种典型涡系结构的能量传递和损失特性进行了比较. 结果表明: 近距离冲击时, 射流的能量通过涡环模式向外传递. 在双涡环模式下, 两个涡环的旋向相反, 端面的约束作用使得两个涡环都被严格约束在射流棒端面之内, 且一次涡环强度显著大于二次涡环强度. 最后, 运用本征正交分解方法对射流间隙内的流动模态及其能量分布进行了分析. 单涡和双涡模式前十阶模态分析结果表明: 能量脉动在较低阶时即以配对的模式出现, 这表明一次涡环与二次涡环均具有良好的对称性, 同时在双涡模式中, 一次涡环是占主导作用的大尺度流动结构. 卷吸模式的前三阶模态分析表明: 射流的能量集中在射流上游, 能量随紊动扩散急剧衰减.