极小尺寸圆形空气射流强化换热的实验研究

采用极小尺寸喷嘴进行了圆形空气射流的实验研究,测定了在不同雷诺数Ｒｅ和喷射间距对圆形空气射流冲击换热的影响．拟合得到了驻点换热的经验公式,并与己有文献结果进行了比较．实验测量了圆形空气射流换热系数径向分布,得到单调性变化的一般结果;实验还表明在一定的Ｒｅ和喷射间距下圆形空气射流换热系数径向分布出现层流向湍流过渡．     

圆形液体浸没射流冲击驻点传热的数值模拟

对圆形液体浸没层流射流的流场结构和冲击驻点的单相传热进行了数值模拟．考虑的因素为喷嘴直径、喷嘴至冲击板距离、射流速度和加热面尺寸等．计算结果表明：冲击板上涡的位置随Ｒｅ的增加而远离对称轴．对于充分发展的管形喷嘴而言,驻点换热随射流出口Ｒｅ的增加和喷嘴直径的减小而增强;在５＜Ｚ／ｄ＜９内出现峰值,与加热面尺寸无关．     

振荡脉冲射流喷嘴钻头井底压力特性研究

本文以测试喷嘴射流轴心冲击太力为依据，对振荡脉冲射流喷嘴的有效喷距，射流和脉动特性，井底压力分布规律进行了研究分析。结果表明，在相同条件下，脉冲射流喷嘴的有效喷距比普通连续射流喷嘴提高１．５倍，脉动幅值提高１．７倍，井底压力分布更有利于清除井底岩屑。     

不同拓扑结构喷嘴内交叉射流的数值研究

利用CFD软件对五种不同拓扑三维燃料—空气快速混合喷嘴进行了数值计算;应用两相流模型和RNGk-ε湍流模型,描述了快速混合喷嘴内两相流动过程。计算得出5种拓扑燃料—空气交叉射流喷嘴中湍流强度分布、总压损失系数、在流向方向各个截面温度分布和出口径向温度分布、出口速度分布和出口径向质量分布系数。通过对这些数据的分析,结果表明,射流下游添加肋结构可以有效增强混合气的快速形成,肋添加越多,对燃料的破碎和燃料—空气的混合越有利。     

脉冲射流喷嘴机理及水力特性研究

在对新型射流机理探讨的基础上，研究了脉冲射流喷嘴的机理和水力能量关系．得出了计算式．结果表明．脉冲喷嘴的瞬时高频射流所获能量是低频射流的２．５５８倍，是连续射流的１．４３８倍．还得出了脉冲射流喷嘴的水马力和冲击力的计算式．为脉冲射流喷嘴的应用及进一步研究，提供了理论依据．     

分流孔直径对射流式液动锤性能的影响

为了对射流式液动锤内分流结构进行优化设计,应用CFD(computational fluid dynamics)动态分析技术,研究了分流孔直径对射流式液动锤冲击性能参数和射流元件喷嘴处过流断面平均流速的影响,并进行了实验验证.结果表明:不同分流孔直径条件下,冲击功理论计算值与实测值最大相对误差不大于10%,冲击频率理论计算值与实测值最大相对误差小于11.5%;冲击功随着分流孔直径的增大近似以抛物线形式下降;冲击频率和射流元件喷嘴处过流断面平均流速随着分流孔直径的增大近似呈线性下降趋势.该研究解决了此前在设计阶段无法计算分流条件下液动锤性能参数和射流元件喷嘴处平均流速大小的问题,可为油气钻井用射流式液动锤内分流结构的优化设计提供参考.     

蒸汽射流喷嘴的排布优化设计

针对蒸汽射流除冰所用蒸汽射流喷头的喷嘴进行优化设计,确定采用对称均匀分布方式来布置喷嘴。运用Fluent软件对奇偶数量的喷嘴进行仿真,并对温度场云图进行了分析。仿真结果显示,奇数喷嘴均布排列仿真模型的射流干扰和溢流损失均低于偶数喷嘴。对垂直射流和非垂直射流的喷嘴仿真表明,奇数喷嘴均布排列非完全垂直射流仿真模型的温度场分布较优,计算区域内平均温度较高,能够提高整车除冰的工作效率。     

射流陀螺流场的有限元分析

针对射流陀螺敏感元件内的流场进行了有限元分析。采用有限元方法,利用ANSYS—FLOTRANCFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了敏感元件内的流场分布。计算结果表明：由喷嘴喷出的射流柱呈喇叭状扩散,由出气孔排出时,射流流速衰减为喷嘴处流速的28．4％;出气孔截面气流最低流速为最高流速的19％;其余未经出气孔排出的部分滞留在敏感元件内形成了涡流。     

径向射流稀释特性数值模拟

对静水环境中的径向射流进行了模拟,湍流模型分别采用了Realizablek-ε模型和RNGk-ε模型.针对径向射流的中线流速沿径向的分布,将两种湍流模型的计算值与实验值进行了对比分析.结果表明,Realizablek-ε模型比较适合径向射流的数值模拟.然后利用Realizablek-ε模型对6种不同工况下静止环境中径向射流进行了数值模拟,得出了径向射流不同横截面上浓度分布、中线浓度衰减和射流浓度半宽沿程的变化等稀释特性的规律,并给出了相应的关系表达式,通过引入特征长度的概念,可使射流的无量纲中线浓度衰减和无量纲浓度半宽呈现出较强的规律性.     

掺气射流水下扩散浓度分布规律研究

本文对掺气射流在水垫塘扩散的浓度分布规律进行了理论分析与试验研究．实测资料表明：在冲击射流区，掺气射流不同断面的浓度分布存在一定的自模性，且近似符合高斯分布，与理论计算基本吻合．射流轴线浓度沿射流流程以双曲线规律衰减，并给出其半经验公式．     

径向直线槽气体机械密封端面间压力分布的数值计算

端面开槽机械密封是为适应高参数工况和追求长寿命而开发的一种新型密封,而径向直线槽机械密封具有能可正反向旋转的特性,受到密封研究者的重视．本文用有限差分数值方法研究了该类机械密封用于气相时端面间的压力分布,发现端面的压力分布沿径向和周向均有变化,属于两维压力分布问题．并指出径向直线槽能产生足够的流体动压力而实现端面的非接触．     

径向直线槽液体机械密封端面间压力分布的数值计算

端面开槽机械密封是为适应高参数工况和追求长寿命而开发的一种新型密封,而径向直线槽机械密封具有可正反旋转的特性,受到密封研究者的重视。本文用有限差分数值方法研究了该类机械密封用于液相时端面间的压力分布．发现端面的压力分布沿径向和周向均有变化,属于两维压力分布问题,并指出径向直线槽能产生足够的流体动、静压力而实现端面的非接触。     

气液两相介质时液力透平径向力分析

基于N-S方程和标准κ-ε湍流模型,采用SIMPLE算法,选择Mixture多相流模型,以比转速为41的离心泵反转作透平为研究对象,通过CFD软件对透平在气体体积分数为0%、5%、10%、15%的两相流介质中进行数值模拟,得到透平在不同气体体积分数下的外特性、静压力以及所受径向力的大小和方向,分析径向力对液力透平的影响。结果表明:透平的压头随着流量增大而逐渐增大;两相流时透平的径向力随着流量的增加而逐渐增大,随着气体体积分数的增大而逐渐变小,径向力的方向在沿液流距隔舌80°~130°角之间。       

Investigation of influencing factors of hot streaks migration in high pressure stage of a vaneless counter-rotating turbine

Three-dimensional, viscous, and unsteady CFD simulations have been performed in order to reveal the influencing factors of hot streaks migration in high pressure stage of a vaneless counter-rotating turbine. Based on the numerical results, the comparison between the case with inlet hot streaks and case without inlet hot streaks is carried out, which shows that the effect of inlet hot streaks on the load distributions of high pressure turbine airfoils is not notable and the airfoil load distributions are directly related to the inlet pressure distributions. The predicted results also indicate that the circumferential and radial movements of the hot streaks were not observed in the high pressure turbine stator. This means that the combined effects of secondary flow and buoyancy are very weak in the high pressure turbine stator. The numerical results also prove that the circumferential flow angle effect at the inlet of the high pressure turbine rotor, secondary flow effect and buoyancy effect are the mainly influencing factors to directly affect the migration characteristics of the hot streaks in the high pressure turbine rotor.     

球底筒形件主动径向加压充液拉深的数值模拟

基于低塑性、大高径比铝合金板材零件成形需求,提出了主动径向压力充液拉深新技术.通过数值模拟方法,对5A06铝合金球底筒形零件主动径向加压充液拉深成形过程进行了研究.采用基于LS-DY-NA3D内核的动态显示分析软件ETA/Dynaform5.5,根据成形工艺的特殊性,提出了液压载荷施加方法;依据球底零件变形时悬空区大小和曲率半径确定了合理的加载路径,并分析了主动径向压力和液室压力对零件成形过程和零件壁厚分布的影响,讨论了成形过程中出现的缺陷.研究结果表明,采用合理匹配的主动径向压力和液室压力加载路径,可有效地降低板料成形时的径向拉应力,抑制零件球底部的过度减薄,显著提高铝合金球底零件的拉深极限.     

Formation of aluminum-magnesium alloy cup by hydrodynamic deep drawing with twin-loading paths

In order to overcome the limitation of hydro-rim deep drawing, a new process of hydrodynamic deep drawing (HDD) with independent radial hydraulic pressure was proposed. By employing the dynamic explicit analytical software ETA/Dynaform5.5 which is based on LS-DYNA3D, the effects of independent radial hydraulic pressure on the stress, strain and the sheet-thickness of aluminum-magnesium cylindrical cup with a hemispherical bottom were analyzed by numerical simulation. The feature of stress distribution is that there exists a stress-dividing circle in the flange, and the radius of dividing circle was determined by theoretical analysis and stimulation. The experimental results indicate that the reasonable match of independent radial hydraulic pressure and liquid chamber pressure can effectively reduce the thinning at the bottom of hemisphere, decrease the radial stress-strain, and improve the drawing limit of aluminum-magnesium alloy cylindrical cup. Funded by the National Natural Science Foundation of China (Nos.50525516, 50875062)     

流-固冲击载荷作用下圆柱薄壳的动力屈曲研究

研究流-固冲击载荷作用下的圆柱薄壳动力屈曲问题。运动方程采用Karman-Donnell运动方程,本构关系采用增量理论,借助增量数值计算方法对Karman-Donnell运动方程进行求解。结果表明：均匀径向外压对圆柱壳的轴向冲击过程和冲击性态有较大的影响。讨论了径向压力与轴向冲击载荷的幅值对结构临界动力屈曲载荷和临界动力失效载荷的影响。     

Numerical analysis of bump foil bearings without nominal radial clearance

Bump foil bearings without nominal radial clearance were analyzed. An air film thickness model and a bearing theoretical analytical model were developed accounting for air compressibility and foil deformation. To analyze hydrodynamic characteristics of bump foil bearings with different operating eccentricities, the air film thickness equation and Reynolds equation were coupled through pressure and solved by Newton-Raphson Method （NRM） and Finite Difference Method （FDM）. The characteristics of an bump foil bearing model were discussed including load carrying capacity, film thickness and pressure distributions. The results of simulation show that bump foil bearing without nominal radial clearance can provide better stability and greater load capaci- ty. This numerical analytical method also reveals a good convergence in numerical calculation.     

基于径向基神经网络的压力传感器信息融合技术

因为压力传感器的温度漂移普遍存在,其输出特性容易受环境温度、电压扰动等各种非目标参量的影响,从而大大降低了其性能．利用径向基神经网络构建了双输入单输出网络模型,采用带遗忘因子的梯度下降算法,实现了压力传感器高精度温度补偿,从而大大提高了压力传感器的稳定性和可靠性．     

不同数值解法对产水气井压降计算的影响

我国气田气井普遍产水,严重影响气井正常生产。而正确预测产水气井井底压力是对这类气井进行生产动态分析和采气工艺设计的基础。考虑到不同数值计算方法会对产水气井井底压力计算精度和计算时间造成影响,以工程常用的气液两相管流H-B模型为基础,通过实例井对比了采用变管段长度增量形式的迭代法、变压力增量形式的迭代法和龙格库塔法计算井底压力的迭代次数和计算误差,并分析各种数值方法所适用的条件。结果表明,龙格库塔法在较宽压力增量范围内具有最佳的精度,而运算次数与迭代法相当,推荐其为产水气井井筒压降计算数值方法。