高弹粘流狭缝流动的有限块解法

在二维非牛顿流体流动分析的基础上，根据高弹粘流在狭缝流道中流动的特点，建立了一种半数值解析有限元法——有限块法。该法可将三维流动问题化为平面问题处理，具有节约内存与机时，使用方便等优点。通过算例证实，该法可用于工程中使用的一般流道，且解的精度令人满意     

稳态温度场下填充介质流道表面的动态热应力分布研究

通过转轴和移轴的方法,研究了在稳态温度场中二维任意形填充流道边界的动态热应力分布问题,并给出了此问题的一般解析解,也得到了二维任意形填充流道边界的动态热应力分布系数的计算方法.作为一个具体的算例,给出了二维填充椭圆孔边界的动态热应力分布问题的数值结果,并进行了讨论.     

带根部间隙压气机静叶流道流动结构研究

本文采用数值模拟的方法对某低速压气机静叶流道内的流动结构进行了研究。设计工况下,带根部间隙的静叶流道中主要存在三个大尺度旋涡结构,分别为上通道涡、刮削涡和集中脱落涡,这些涡系在生成和发展过程中相互作用,流道内总奇点数先增加后减小,但都严格遵循了流道奇点数拓扑法则。     

流量与环量对低扬程泵装置流道水头损失的交叉影响

流道水头损失与流量及环量之间的关系,是低扬程泵装置水力设计理论中对提高其水力性能的研究具有较大影响的重要问题.低扬程泵装置水泵导叶出口水流所具有的速度环量使上述关系变得复杂起来,需全面认识.研究结果表明:在无环量的条件下,进、出水流道水头损失与流量平方成正比;在Reynolds数达到阻力平方区要求的条件下,在一定转速范围内,对于不同转速下运行时的相似工况,流道水头损失与流量平方成正比,表现为泵装置效率保持不变;低扬程泵装置中设计流量时的出水流道水头损失决定于导叶出口水流的速度环量,两者之间的关系为一开口向上的曲线,存在最优环量;在低扬程泵装置变工况运行的条件下,出水流道水头损失受流量和环量的交叉影响,在水泵正常运行工况范围内,流道水头损失与流量之间呈现出接近于线性的关系,其机理有待进一步深入研究.     

电动潜油离心泵流道堵塞振动模型研究

电动潜油泵以其独具的特点和优势在油田生产过程中得到了日益广泛的应用,但过高的故障率给油田开发带来效率和经济上的损失。其核心部件离心泵也是故障易发部件,经常出现流道堵塞,严重影响机组的正常运转。本文结合电潜泵机组的工作特性和力学性能,建立了一套潜油离心泵流道堵塞的振动识别模型,并推导了振动模型的运动方程。利用自建的大型实验装置,模拟了该类故障井的实际生产并测得了井口三维振动信号,绘制了信号的时域图和频域图。此外,本文引入小波分析方法对信号进行了细致化分析,研究了此类故障的振动特性并验证了所建模型的可靠性。     

大口径片状放大器片箱腔内气体吹扫过程模拟

为更快速地置换片状放大器片箱内部的气体、带走片箱内部因氙灯辐照产生的μm级气溶胶颗粒,以延长钕玻璃增益介质使用寿命,提出了几种不同的片箱隔板气体流道设计并对其吹扫效果进行对比。基于计算流体力学手段和分散相模型,求解了片箱腔内的吹扫流场并模拟了微米级粒子污染物的吹扫过程。片箱隔板采用开孔设计,通过对比分析发现,不同开孔孔径和排列方式的片箱吹扫效果差异明显。当开孔孔径为?14 mm、且上下隔板都采用整齐排列的圆形通孔时,片箱内的气体压力损失更小（424.3 Pa）且吹扫达到百级的时间更短（205 s）。最后片箱吹扫实验显示了采用该结构的片箱其腔内吹扫达到百级的时间为2～3 min。     

喷嘴尾部流道的流场分析及结构优化北大核心CSCD

喷嘴是水力水平钻孔设备的核心元件,改善其结构有利于提高低渗透油气资源开采的施工效率。因此基于计算流体动力学(CFD)技术,分析尾部流道结构参数对射流流场的影响,得出以下结论:尾部流道数N=6、倾角α满足15°<α<30°,喷嘴出口直径d=1.4mm时,喷嘴的破岩和排屑性能较好;合理设计N和d,有利于实现喷嘴自推进和射流破岩两项功能;合理设计α,能有效改善尾部流道的磨损情况,延长喷嘴使用寿命。     

非对称弯曲微流道中粒子惯性聚焦动态过程及流速调控机理研究

设计制作了一种具有非对称弯曲微流道结构的微流控芯片, 搭建实验平台定量表征聚苯乙烯粒子和血细胞沿流道的动态惯性聚焦过程, 并系统研究了流体流速和粒子尺寸对粒子聚焦特性的调控机理. 通过分析粒子荧光图谱和对应量化强度曲线, 将粒子沿流道长度的横向迁移过程分为形成聚焦和平衡位置调整两个阶段, 指出在整个聚焦过程中具有小曲率半径的流道结构起主导作用. 根据全流速段内粒子聚焦特性的演变, 重点分析潜在惯性升力和Dean 曳力的竞争机制, 提出了阐述粒子聚焦流速调控过程的三阶段模型. 进一步比较两种尺寸粒子聚焦位置和聚焦率随流速与流道长度的变化规律, 发现大粒子具有更好的聚焦效果和稳定性, 且两种粒子的相对位置可通过流速进行调整. 最后, 通过分析血细胞在非对称弯流道中的横向迁移特性, 验证了粒子惯性聚焦机理在复杂生物粒子操控方面的适用性. 上述结论为深入研究微流体环境下粒子的运动特性以及开发微流式细胞术等临床即时诊断器件提供了重要参考.     

动叶具有缩放型流道的涡轮级效率特性分析

针对一动叶采用缩放式叶型设计、以无导叶对转涡轮为应用背景的涡轮级,通过数值模拟进行研究发现,在设计换算转速下,该涡轮级效率特性呈现"双峰僧'的特点。随着落压比增大,首先动叶进气攻角由负变为零,效率升高并达到极大值;其后,动叶流道内形成正激波,其自身产生波阻并在吸力面引起边界层分离,效率下降;随后,该激波向下游移至叶片尾缘,尾迹损失明显增加,加上波阻、边界层分离的综合作用,效率达到极小值;然后,该激波演变为尾缘斜激波,自身波阻减小,而且它在吸力面引起的边界层分离消失,流道内总体损失下降,效率又会上升并在设计点附近达到极大值;其后,该激波波前马赫数不断增大,波阻损失随之增加,同时尾迹损失也持续增加,效率又会下降。结果显示,高负荷跨音工况下激波与边界层干扰引起的边界层分离损失以及动叶高出口马赫数时尾缘区域的损失(包括波阻损失和尾迹损失)占总体损失的至少1/2以上,在设计优化过程中应重点关注与之相关的动叶吸力面扩张段和叶片尾缘区域。