超音速汽液两相流激波的理论研究

建立了超音速汽液两相流激波过程的数学模型,得到了激波前后的流动关系,并对激波后的流动规律进行了初步分析,建立了两相扩压段的优化模型。研究结果表明,在激波后,流体压力上升,速度下降,与单相气体的正激波特性相似;其对应的音速与汽液两相流体的空泡率、压力及液相密度等因素有关。     

变截面超音速汽液两相流升压过程的研究

本文针对超音速汽液两相流在变截面通道中的升压过程进行了实验研究,得到了变截面混合腔中超音速汽液两相流的压力变化规律,通过实验结果的分析得出了变截面混合腔中的渐缩部分的压力分布与出口压力无关、变截面通道的渐扩部分为一个单相流体扩压管、压力突变发生在变截面混合腔喉部和随着出口压力升高而激波强度增大、变截面超音速汽液两相流升压技术具有定流量特征等结论。     

环周进汽两相流喷射升压过程实验研究

本文用实验方法研究了环周进汽/中心进水的超音速两相流喷射升压过程,得到混合腔内压力随进水温度、进汽压力和出水流量的变化趋势,研究了整体升压性能随实验参数的变化规律,揭示了环周进汽汽液两相流喷射升压装置的升压机理。这些工作对该装置的进一步研究有重要的理论指导意义。     

低进汽压力下超音速两相流升压特性实验研究

本文采用实验方法研究了进汽压力为0.2 MPa以下时,由蒸汽喷嘴、混合腔及相应的阀门和管道组成超音速汽液两相流升压加热装置的运行特性。实验表明在进汽压力为0.1 MPa-0.2 MPa时,超音速汽液两相流升压加热装置都可稳定可靠地运行,且升压效果明显,可满足电力、供暖、轻工等许多行业蒸汽加热的要求。     

参数对变截面内超音速两相流极限升压能力的影响

在建立变截面通道内超音速汽液两相流升压装置的极限升压能力计算模型的基础上,对极限升压能力的影响因素进行了分析,定量计算了各影响因素对极限升压能力的影响,计算结果表明:极限升压能力随混合腔进出口截面积比增大而增大;随蒸汽压力升高而下降;随引流系数变化存在最小值;随进口低压水温的升高略有升高。这些对变截面通道内超音速汽液两相流升压装置的设计和应用具有重要意义。     

环周进汽型超声速汽液两相流升压装置性能计算分析

对环周进汽型的变截面通道内超声速汽液两相流升压装置进行了实验及理论研究,实验中进汽压力为0.15～0.4MPa,进水压力为0.2～0.6 MPa。实验结果表明在不同的汽水参数条件下,混合腔内压力与温度分布呈现出相似的规律。在同一工况下,激波前混合腔内各点的压力基本保持不变,随着凝结激波的产生,压力突然增大。激波过程中蒸汽几乎全部凝结,激波过后温度分布趋于平缓。并在实验结果的基础上分别建立了水喷嘴、蒸汽喷嘴、混合腔内两相区和扩散段的数学模型,其预测的装置出口压与实验值之间的误差小于15%。     

卧式螺旋管内汽液两相流不稳定性试验研究

本文在中、低压汽水试验台上对卧式螺旋管内汽液两相流动不稳定性进行了详细的试验研究，获得了各类脉动发生的界限及各主要参数对脉动的影响规律，并在无固次分析的基础上，给出了密度波脉动起始边界的预报关系式。     

激波冲击作用下液膜破碎的气液两相流

为了研究激波冲击作用下液膜的破碎过程,采用计算流体力学方法对其气液两相流过程进行了三维数值模拟,获得了激波的波系结构演变过程与液膜的变形、破碎、雾化特性,并与实验结果进行了对比.结果表明:激波与液膜作用过程中存在入射、反射与透射现象,透射激波强度与液体表面张力对液膜破碎过程有重要影响;液膜在破碎过程中形成的雾化云团体积在前2.5 ms内迅速增长,之后云团体积基本稳定;在射流的作用下,雾化云团内部形成不断扩张的三维空腔结构.     

汽液分离器对两相流引射器制冷系统性能的影响

针对汽液分离效果差的问题,重新设计了应用于两相流引射器制冷系统的汽液分离器,将使用新汽液分离器的两相流引射器制冷系统的性能与原系统进行了比较,分析了汽液分离器对引射器性能及制冷系统性能的影响。实验结果表明:重新设计的汽液分离器分离效果大大改善,对于不同的实验工况条件,采用新设计的汽液分离器的两相流引射制冷系统,主蒸发器制冷量由占总制冷量的21.1%~27.8%,提升到82.2%~87.3%,主蒸发器起到了主要作用;在引射器结构参数相同的条件下,引射器的引射比由0.2~0.46提升到0.56~0.64;采用新设计的汽液分离器系统制冷量和COP均与原系统基本相同。     

窄缝内汽液两相临界流实验研究

本文实验研究了高过冷水在窄缝内形成的汽液两相临界流动现象,考察了水的泄漏率与容器内压、温度、流道几何尺寸等影响因素之间的关系,给出了一个简单的拟单相流预测关系式,和实验数据的比较表明,该关系式可以较好地预测高过冷水在窄缝内形成的气液两相临界流动现象.     

超音速分离管内部流动的二维数值模拟与分析

为了克服现有天然气脱水技术的不足,基于气体动力学和传热传质学理论提出了一种新型的天然气超音速分离管装置.介绍了其基本结构和分离机理,对装置内部流动进行了合理假设,建立了几何模型,并利用张量形式的时均方程组对其内部的稳态可压缩湍流流动进行了求解,结果发现在轴向-400 mm至-200 mm之间发生了激波现象,导致气流速度急剧下降,压力急剧上升,温度急剧上升.计算结果与之前的实验结果基本一致,为分离管几何结构优化提供了理论基础.     

用PIV技术测量跨音压气机转子内流的激波结构

在跨音压气机试验台上进行了用ＰＩＶ技术测量内流激波结构的试验研究。乙二醇微小液滴成功地被用作示踪粒子；自行设计制造的激光潜望镜成功地将双脉冲激光器发出的激光束导入机匣。用数字ＰＩＶ技术测量到的跨音压气机叶片流道内的二维瞬态绝对速度场分布被转化为相对速度分布，发现的激波结构测量结果与静压分布测量结果进行了比较，得到了比较满意的符合。本文讨论了目前试验装置和测量系统所存在的问题，提出了进一步工作的要求．     

超音速气膜冷却及其受斜激波的影响

选取了一组接近超燃发动机内部实际工况的边界条件,对二维平行缝槽形式的超音速气膜冷却进行了数值计算,比较了吹风比、缝槽高度和隔板厚度等因素对壁面冷却效率的影响,并考虑了不同强度的斜激波入射气膜冷却边界层对壁面冷却效果和压力分布的影响.通过回归分析,不受激波影响的超音速气膜冷却的壁面冷却效率可以整理成统一的关联式.计算结果表明,斜激波入射将使入射点及其下游的壁面冷却效率降低,但是这个影响没有向上游传播.     

声速测定中“驻波共振”条件的讨论

对超声声速测定仪发射器与接收器之间合成波进行了分析，由此对驻波共振条件进行解释。     

空隙波的传播与两相流相态非均质性研究

以每秒高达30000次的采集频率,应用电导探针测量气液两相流中空隙波的传播,对探针信号进行多尺度分析和频谱分析获得空隙波的波速,发现空隙波具有不同的波速并在稳定性曲线所包覆的拇指型区域内呈离散分布,甚至可逾越稳定性曲线。应用高速数字摄像对两相流的相态结构进行了观测,发现空隙波波速的多样性和随机的不稳定性根源于气液两相流复杂的细观非均质形态。     

波转子内部非定常流动分析

为进一步了解波转子内部流动机理,本文利用数值方法分析了径流与轴流波转子内部流动,得出以下结论:模拟的流场特征与设计要求相符.计算结果充分显示了波转子内不同能量密度的气体实现能量交换的过程,同时也显示了端口非瞬时开放等非定常过程的影响.