气体冲击喷流噪声的理论与实验研究

为研究高速气体冲击喷流噪声机理和控制途径,对气流冲击挡板的噪声特性进行了实验研究,并对噪声机理进行理论分析。高速气流喷流不同表面材质挡板的噪声实验表明,挡板表面材质弹性模量越小,气流喷注挡板的噪声越小。弹性模量小的材质容易吸收气体能量,降低作用在挡板上脉动力幅值,进而降低了喷流冲击噪声。喷嘴与挡板之间距离对喷流噪声产生显著的影响,距离增大使得喷流总噪声减小,但低频噪声增大.高速气流冲击挡板时,气流冲击挡板产生的湍动能决定了喷流噪声的大小,改变挡板表面物性是降低喷流噪声的一个重要手段。     

超音喷流啸音发声机理的实验研究

啸音是超音速喷流噪声的三大成分之一,其特点是向上游传播的离散纯音,被认为是飞机部件声疲劳的重要因素之一。但到目前为止,啸音仍是喷流噪声研究中理解最少、预测能力最低的成分,研究表明这主要是因为啸音受环境的影响很大,如啸音的强度就受到喷流马赫数、喷流温度、喷嘴唇口厚度以及形状等的影响。本文通过实验研究了在超音速喷流情况下喷嘴唇口厚度对啸音幅值、模态等的影响。实验结果表明,随着喷嘴厚度的增加,啸音的幅值增加达到了10 db以上。啸音的频率则随着唇口厚度的增加有所减小。     

喷流噪声预测中小尺度湍流声源模型

本文在Tam & Auriault提出的喷流噪声预测方法的基础上,导得计算轴对称喷管伴随格林函数的方程以及声源谱、伴随格林函数与噪声谱密度函数之间的关系,比较了几种典型的声源模型,并且采用了一种随频率变化的长度尺度.验证结果表明,TA预测模型中随频率变化长度尺度与Harper-Bourne提出的声源模型的结合能给出更好的预测结果.     

非定常喷流有限差分方法数值试验

以欠膨胀自由喷流初期流动为例,采用Euler方程和Beam Warming TVD有限差分格式,对比分析了Beam WarmingAF方法,隐式亚迭代方法和简化Runge Kutta五步格式的非定常流场描述能力,结果表明:(1)隐式近似因式分解方法基本上可以描述非定常流动现象;(2)隐式亚迭代一阶时间精度格式会导致流场结构的变化,其精度可能是不足的;(3)隐式亚迭代二阶时间精度与简化Runge Kutta五步格式的计算结果一致,可以认为是计算非定常问题的适当方法.     

间断有限元方法在弹尾超音速喷流计算中的应用

采用间断有限元方法对超音速无粘喷流流动进行数值模拟.将二维双曲守恒方程的间断有限元方法发展到轴对称Euler方程,并就某导弹尾部超音速伴随射流进行数值计算.计算结果与实验照片反映的流动特征吻合较好,与高精度、高分辨率TVD格式的计算结果相比,间断有限元方法的计算结果在轴线反射点附近具有较高的分辨率,表明该方法对激波具有较强的捕捉能力,在激波阵面上不会产生振荡或抹平间断现象.     

火箭喷流波系的数值研究

根据ＭＵＳＣＬ格式的基本思想，对格式进行了部分修改，数值模拟了火箭喷流流场的波系结构。     

静态真空对超声喷流气体团簇制备的实验研究

研究了靶室静态真空对超声喷流气体团簇产生和制备的影响.通过瑞利散射方法测量了不同静态真空度下超声喷流氩团簇的尺度和密度参数,发现在喷嘴出口附近团簇尺度和密度受静态真空度的影响较小;在距离喷嘴较远处,氩气团簇存在同氢气团簇类似的自限制效应,验证了自限制效应在团簇制备、输运过程中的重要作用.该结果对于建造基于激光聚变原理的桌面中子源具有较大的参考意义,可据此简化真空装置以降低运行和维护成本.     

对模拟年轻恒星喷流具有潜在应用的由强激光产生的等离子体喷流（英）

利用神光Ⅱ激光装置的两束激光烧蚀半圆柱壳层靶产生了高速等离子体喷流。喷流的参数由光学和X射线诊断测量。喷流是准直的,在真空中传播。一维流体力学模拟被用来间接地计算喷流的速度。喷流的准直可能来源于高Z等离子体的辐射冷却。由于和年轻恒星喷流具有某些几何相似性,实验室喷流对于在实验室中模拟年轻恒星喷流具有潜在应用。     

纳米特性表面圆柱型高速喷流沸腾临界热流密度的实验研究

制备了分别具有亲水和疏水特性的2种纳米特性表面,对具有不同固液接触角的传热面上圆柱型高速水喷流沸腾的沸腾临界热流密度(CHF)进行了系统的稳态实验研究,重点考察了喷流速度,过冷度和传热面固液接触角对CHF的影响。通过研究整理了传热面固液接触角和CHF之间的实验关系。对作者过去提出的饱和液与过冷液圆柱喷流沸腾CHF的半理论关系式进行了扩展和改进,使公式扩展到高流速范围和广泛的固液接触角范围。改进的关系式与实验数据符合得很好.     

固定化细胞的制备以及性能实验研究

本文对固定化光合细胞的制备工艺以及包埋细菌时固定化颗粒的结构、扩散性能作了初步的研究,采用PVA和海藻酸纳为包埋剂为可视化实验制作了一种完全透明的固定化颗粒,采用吸渗法测其孔隙率,并测定了颗粒中葡萄糖的扩散系数.     

脉冲射流作用下驻点压力特性的试验研究

利用自行研制的自激振荡脉冲射流发生装置对脉冲射流垂直冲击靶盘产生的驻点压力进行了试验研究,实测了不同参数下驻点压力的瞬时变化,分析了驻点压力的脉冲特性和沿程变化特性,探讨了喷嘴直径d、喷嘴出口速度V和靶距H对驻点压力的影响,并与相同工况下连续射流的打击力做了比较。试验结果表明,脉冲射流峰值打击力明显高于连续射流,驻点压力峰值持续时间随d增大而增长,同一喷嘴直径下,驻点压力峰值与V成正比,与H成反比。     

空心旋转液体射流初始阶段特性的实验研究

以空心旋转射流的理论模型为基础［１］,通过实验对旋流喷嘴射流特性做进一步深入的研究,特别是实际射流形状的变化规律及喷嘴初始参数的变化规律．结果表明,旋流喷嘴的初始参数和空心射流内外表面压力差是决定射流形状的主要因素。     

在强无规噪声场中有规声能量的抑制

本文从作者以前发展的“有限振幅无规声波非线性相互作用的理论”出发,并通过对信-噪混合声的分离手续,导得在强无规声波作用下使有规声的抑制以及其边带声的滋长的公式。公式表明,这一种声对声的抑制遵循指数规律。文中还利用空气中的声行波管装置,对这种规律进行了实验观察。观察表明,实验结果与理论预期吻合良好。     

湍流喷注噪声的压力关系

自五十年代以来,对亚声速及超声速喷注噪声有大量的研究工作,但对阻塞喷注的湍流噪声研究甚少。作者曾于文献[1]中提出阻塞喷注湍流噪声的压力关系。本文是以前工作的继续,作者发现只要将文献[1]中所提出的关系式略加修改,适用范围便可以延至亚声速喷注。并得到湍流喷注噪声的发生机理。根据这个关系,可以推论喷注中的湍流噪声,无论是阻塞或非阻塞,来源都是湍流脉动的四极子源,只是在阻塞喷注中湍流速度继续随驻点压力增加,虽然气流的平均速度不再改变。作者还提出了湍流速度变化的规律,它的合理性及导出的噪声公式为实验结果所证明。     

过膨胀超音速蒸汽浸没射流凝结的实验研究

针对入口压力为 0.20～0.60 MPa 的饱和蒸汽在 20～70℃过冷水中形成的过膨胀超音速蒸汽浸没射流凝结进行了实验研究.观察到了渐缩形、收缩-膨胀-收缩形、收缩-膨胀-发散形和发散形汽羽,汽羽形状主要由入口蒸汽压力和过冷水温度决定,给出了汽羽凝结形态分布图.同时,给出了汽羽的轴向和径向温度分布规律,在靠近喷嘴附近,温度变化幅度比较大,在远离喷嘴处,温度变化趋于平缓;汽羽的轴向温度分布与汽羽的形状密切相关.     

小型直喷式柴油机燃烧室内喷雾碰壁的试验研究

本文采用透射光衰减法研究了小型直喷式柴油机燃烧室内喷雾碰壁特性，并与大气开放条件下和定容燃烧模型室内的研究结果进行了比较。在喷雾碰壁前后，当量喷雾锥角突然增大，然后减小。在正常涡流比条件下，燃烧室内涡流显著地影响壁面油柬的扩展，但未碰壁油束的弯曲量很小。着火前，在燃烧室内喷嘴附近混合气最不均匀。     

湍流喷注噪声定律的发展

本文对流体动力噪声的Lighthill理论进行了讨论,并导出与其U⁸定律等值的压力定律,即噪声总功率为
$W = 8KD^2 \\frac{{(P _1 - P_0)^4}}{{\\rho 0c0P_1^2}}$
K即Lighthill常数,D喷口直径,P₁和P₀分别为气室和大气压力。这个式子适用于低压冷空气喷注。进一步推广,求得高压阻塞喷注的湍流噪声、温度不同、喷注媒质不同也都适用的定律,以90°方向、距离1米处的声压级表示（dB,0dB=20μPa）,得
$L = 80 + 10\\log $ \\frac{{(R - 1)^4}}{{R^2 - R + 0.5}}$+ 20\\log $\\frac{{TM_0}}{{T_0M}} + 20\\log d$
其中,R=P/P₀,d=直径（mm）,T,M为工作媒质的温度和分子量而T₀,M₀为室温及空气分子量。压力定律完全符合实验结果,它更便于在实际中应用。过去作者等提出的经验公式非常接近理论公式。