受限空间狭缝射流传热特性数值模拟研究

狭缝冲击射流是一种高效的换热形式,传统湍流模型无法准确预测其换热规律。采用常用的k-ε系列湍流模型和k-ω系列湍流模型,结合Kato-Launder模型、剪切流修正模型、间歇转捩模型和横流效应修正模型,对受限空间狭缝射流开展了数值模拟研究。结果表明,标准k-ω湍流模型结合Kato-Launder模型和剪切流修正模型可在两种典型冲击距离下都成功预测壁面传热特性,间歇转捩模型对SST k-ω剪切应力输运湍流模型预测能力的改善作用极其有限,而Kato-Launder模型可以极大改善SST k-ω湍流模型在较小冲击距离下的传热预测能力,但在较大冲击距离下,Kato-Launder模型会预测出更为显著的努塞尔数伪第二峰值。     

针肋表面分布式射流沸腾汽泡动力学特性

本文建立了两相泵流体回路,设计了可视化分布式射流沸腾实验测试段,研究了针肋表面上不同热流密度下的汽泡动力学特性。结果表明:汽泡率先在回流孔正下方区域产生,随着热流密度的提高向射流孔下方扩展,在核态沸腾中后期,会出现沸腾不稳定,并且伴随进出口压力的大幅波动,但当进一步提高热流密度后,沸腾重新回归到稳定状态。     

燃料射流与空气协流混合中的自点火预测研究

预混燃烧室燃料与空气混合过程中出现的自点火会引起回火与挂火,烧毁燃料喷嘴。针对这一问题,利用实验台模拟贫燃燃烧室预混过程,燃料射流与预热后的空气协流同向喷入石英管预混段中,研究自点火现象。本文结合机器学习和物理规律分析,开展湍流混合过程的自点火预测研究。基于二元逻辑回归建立了机器学习模型,模型的特征由分析影响自点火的物理规律得到,训练和校验模型所需的数据由燃料射流-空气协流的自点火实验获得。结果显示,机器学习方法能快速、准确地预测混合过程中自点火的发生和火焰类型,并揭示其关键影响因素。与传统的数值计算方法相比,机器学习方法预测自点火所需的时间仅为传统数值模拟方法的几千分之一。     

不同工况下旋流液雾燃烧的直接数值模拟

采用有限差分方法对不同工况下三维旋流液雾燃烧进行了直接数值模拟,其中液滴的跟踪在拉格朗日框架中进行,液滴的蒸发相变采用无限热传导蒸发模型描述,气相燃烧采用自适应单步反应机理,模拟中采用的模型燃烧器尽可能逼近真实的燃气轮机旋流燃烧器.结果发现,旋流液雾燃烧流动和火焰结构受到旋流方式和当量比的影响,流场中出现了反平行排列的...     

脉冲液体射流泵能量平衡试验研究

根据脉冲液体射流泵主要流动部件的能量损失压力比,对其能量平衡进行试验,研究了主要过流部件的能量转化与脉冲频率之间的关系。与恒定液体射流泵试验数据进行对比,证明了脉冲频率、脉冲装置对脉冲液体射流泵的主要流动部件的能量损失压力比有一定的影响;且脉冲射流是提高射流泵传能及传质效率的有效途径。     

Large scale manufacture of magnetic polymer particles using membranes and microfluidic devices

Magnetic polymer particles have found applications in diverse areas such as biomedical treatments, diagnosis and separation technology. These applications require the particles to have controlled sizes and narrow size distributions to gain better control and reproducibility in use. This paper reviews recent developments in the preparation of magnetic polymer particles at nano- and micro-scales by encapsulating magnetic components with dissolved or in situ formed polymers. Particle manufacture using emulsification and embedment methods produces magnetic polymer particles at micro-scale dimensions. However, the production of particles in this range using conventional emulsification methods affords very limited control over particle sizes and polydispersity. We report on alternative routes using membrane and microfluidics emulsification techniques, which have a capability to produce monodisperse emulsions and polymer microspheres （with coefficients of variation of less than 10%） in the range from submicrometer to a few 100 μm. The performance of these manufacturing methods is assessed with a view to future applications.     

超高压微射流均质中花生球蛋白的机械力化学效应研究

以花生球蛋白为原料,研究超高压微射流均质对花生球蛋白作用的机械力化学效应,通过电镜扫描(SEM)、SDS-PAGE、荧光光谱(FLU)和差热式扫描(DSC)对超高压微射流均质后花生球蛋白的微观形貌、亚基组成、表面疏水性和热稳定性进行分析。结果表明：在超高压微射流的机械力作用下,花生球蛋白的亚基和分子量几乎不受影响;花生球蛋白的颗粒和热稳定性随着处理压力的增大而减小,分别在80 MPa和120 MPa时达到最小;表面疏水性随着处理压力的增大而增强,在160 MPa时达到最大。超高压微射流均质过程的机械力化学效应可使花生球蛋白的微观形貌和三维结构改变,热稳定性降低。     

用子波谱分析壁湍流多尺度结构的能量传递

测量了壁湍流不同法向位置的流向速度.用子波变换研究湍流能谱,表明子波全局谱是Fourier谱按子波尺度加权平均的结果,高阶消失矩的子波变换能够表征湍谱的衰减特性;子波局部谱显示边界层内涡的变形、破碎等现象与边界层法向位置有关,含能涡结构呈多尺度分布,随着测点远离壁面,含能涡的尺度增大;在缓冲区出现更高频的小尺度含能涡,在外区能量集中在低频大尺度涡结构中,含能涡的频带变窄.     

冲击诱导金属铝表面微射流现象的微观模拟

采用嵌入原子势分子动力学模拟方法, 研究了金属铝表面沟槽在冲击下形成微射流的微观过程和动力学性质. 通过对模拟结果的统计分析, 获得了较宽冲击压力范围内微射流形态的变化规律, 以及相应的质量-空间分布和质量-速度分布变化. 基于原子中心对称参数, 分析了样品近表面非晶态转变和卸载熔化过程, 获得了卸载熔化对微射流质量及其分布的影响规律. 研究还发现: 样品熔化之前, 微射流质量与波后粒子速度呈线性增加关系; 卸载熔化出现后, 微射流质量开始迅速增加; 当卸载熔化速度足够快时, 金属强度效应可忽略, 此时微射流质量与波后粒子速度再次表现出线性增加关系.     

沟槽角度对金属表面微射流性质的影响

基于光滑粒子流体动力学方法,数值模拟了冲击加载下不同金属表面沟槽微射流现象,重点分析了微射流头部速度及其分布随沟槽角度的变化规律.研究结果发现,喷射系数在沟槽半角为45°附近达到最大,随着角度的增加或减小喷射系数均较小;而最大喷射速度随沟槽角度的增加近似成线性减小变化.详细分析了不同角度沟槽诱发微射流的物质来源变化及其经历的动力学过程,发现随着沟槽夹角增加,射流物质来源由沟槽两侧逐步向沟槽底部过渡,当沟槽半角在45°附近,形成射流的物质在沟槽底部和两侧近似均匀分布.