小口径喷嘴冲击射流噪声锯齿特性及机理研究

测量了3毫米口径轴对称收缩喷嘴射流冲击大平板产生的噪声随冲击距离变化的特性。发现远场噪声随冲击距离的变化呈锯齿状，射流上游的噪声频谱上有粗缓、跨较宽频带的尖峰。根据不同唇厚喷嘴的实验对比，判断这些现象跟反馈有关，称为反馈噪声，而且正是反馈噪声与湍流噪声的相互作用，导致这种锯齿现象和射流上游的宽频尖峰。     

凹槽结构对冲击射流流场和声场特性的影响研究EI北大核心CSCD

采用数值模拟和试验研究相结合的方法探究了开槽斜板对射流冲击噪声及壁面横向射流尾迹的影响,并分析了其降噪机理。试验方面,采用PIV技术和远场传声器弧阵列在半消声室内测量了冲击射流流场和声场特性,数值模拟则采用分离涡模拟方法(detached-eddy simulation,DES)和FW-H声学比拟法相结合的混合方法,数值结果与流场/声场试验测量结果吻合较好。研究发现:冲击斜板的存在增加了冲击射流流场上游方向的声辐射;所有压比下,斜板表面凹槽结构都能够明显抑制横向流动,但只在NPR>2.5时,开槽斜板才能较好的抑制冲击射流噪声;开槽斜板主要是降低2500 Hz附近的纯音幅值,对3500~4500 Hz内的多个纯音基本不产生影响,因为凹槽结构会耗散掉冲击射流滞止区内的旋涡对,但不会影响射流剪切层涡脱落频率(3750 Hz)及该频率附近的纯音;开槽斜板对横向流动的抑制效果高达46%,且不同槽宽、槽深的开槽斜板均能够有效控制冲击射流横向流动尾迹。     

非淹没双空化射流流场及冲击特性数值模拟

空化射流具有比同等条件下普通水射流更强的冲击力，被广泛应用于各种领域。为进一步提高空化射流的工作效率，提出了新型的非淹没双空化射流。基于多相流Mixture模型和RNG k-ε输运方程，研究了双空化喷嘴中内外喷嘴径向间距D₀与出口轴向间距L,以及外喷嘴来流压力P₁对射流轴线速度、压力、含气率与比能的影响，并分析了最优D₀,L,P₁组合下射流冲击平板的壁面压力分布特征。研究结果表明，当D₀=1.5 mm,且L=2 mm时射流的流场特性最优，在此结构下的最优靶距为20～25 mm。对该非淹没双空化射流冲击特性分析发现，相比于传统中心体空化喷嘴，其可产生体积更大的空化云和更好的冲击效果。研究结果可为空化射流的高效应用提供理论基础。     

射流噪声测量中远场测量边界影响研究EI北大核心CSCD

射流噪声实验是射流噪声产生机理及降噪措施研究的最重要手段之一。为确保射流噪声远场测量数据可信,远场传声器的布置需在远场条件和最终数据的信噪比之间进行合理的选取。通过严格的射流噪声模拟装置,采用精细的声学测量及修正手段,系统的研究了射流噪声不同测量角度及位置、不同射流速度等因素对远场测量结果的影响规律,并对射流噪声频谱随距离的增加而变化的特性进行了机理分析。通过试验确定了射流噪声远场测量时的最小远场边界条件,对于不满足远场边界条件的远场噪声测量,给出了适当的修正的方法。     

静止式气波制冷机出口结构模拟及实验研究

为进一步提高静止式气波制冷机效率及优化气体出口流场,通过数值模拟与实验结合的方法,比较分析了膨胀比分别为2和3时,单侧垂直、单侧前倾斜、双侧垂直和双侧前倾斜4种出口结构的气体泄漏率和气波管的制冷效率随射流频率的变化。模拟结果表明:膨胀比为2和3时,射气阶段不同出口结构的气体泄漏率随射流频率的增加呈现上下波动的变化趋势;气波管制冷效率随射流频率的增加呈现波动增加的变化规律,双侧前倾斜出口时气波管的制冷效率最高。以单管型气波机进行实验研究,对比之下能明显看出双侧前倾斜出口时气波管的制冷效率升高显著。     

平口喷嘴的真空射流雾化模拟分析

基于breakup和collsin液滴破碎模型采用Fluent和Gambit软件对平口喷嘴的真空射流雾化进行了模拟,研究了环境压力、喷射压力和喷嘴直径等参数对射流雾化结构和液滴索特平均直径(Sauter mean diameter,SMD)的影响.结果表明:①随着环境压力的降低,喷射束宽度减小,射流贯穿距离和SMD增加.当环境压力小于0.01 MPa时,各雾化性能参数的变化幅度减小;②环境压力和喷嘴直径一定,随着喷射压力的增加,喷射束宽度呈先快速后缓慢增加的趋势,而射流贯穿距离近似线性增加,SMD值变化不明显;③喷嘴直径越小,喷射束宽度和射流贯穿距离越大,SMD值越小,射流雾化效果越好,更易制备出光滑致密的聚合物薄膜.     

电弧加热器流场数值模拟研究

电弧加热器流场特性是影响材料热化学烧蚀的关键因素之一,根据可压缩的轴对称N-S方程,对喷嘴的超声速自由射流、垂直冲击射流进行了数值模拟,采用k-ε湍流模型.计算得到自由射流流场结构的三个区域:射流核心区、射流卷吸区和射流湍流区,射流的速度分布具有不均匀性,其轴线射流速度存在较大变动;冲击射流近壁处存在着滞止区.所获得的喷嘴外部流场的流动状况以及冲击射流参数分布,如压力、温度和速度分布,可用于烧蚀试验和计算优化设计,流场计算结果与烧蚀实验值吻合.     

基于可变形空腔的起落架舱体噪声抑制研究EI北大核心CSCD

提出了一种基于可变形空腔的起落架舱体结构,通过机械装置调节舱体底板及后壁倾斜角度,不需要额外增加舱体体积,使用声学有限元法探讨了该结构在低马赫数下的噪声抑制效果。研究发现:随着舱体后壁倾斜角度的增大,舱体内部及外部的噪声明显减小,同时模态频率逐渐增大,有助于避免舱体结构发生共振破坏;舱体后壁倾斜一个较小的角度就能有效地改善内部的声反射环境,进而抑制舱体内部的高频模态噪声、总声压级。当后壁倾斜角度大于某个临界值时,继续增大倾斜角度对于舱体内部高频模态噪声以及总声压级的抑制效果不再明显,在当前的仿真条件下,舱体后壁最佳倾斜角度范围为10°~16°。     

旋进射流喷嘴的频率及流场特性研究

在圆筒套管内设置一块孔板构成旋进射流喷嘴，由此获得持续稳定的旋进射流，研究了喷嘴最优的结构参数。用热线风速仪测量出口射流的速度并进行功率谱分析，得到旋进射流的频率及流场特性。研究表明，旋进射流具有较高的紊流强度，速度场沿径向的分布趋向平缓，其进动频率随流量增大而加快，喷嘴的尺寸和结构对射流进动有影响。     

循环冲击荷载下红砂岩细观损伤演化及能耗特性研究

为研究循环冲击荷载下红砂岩的细观损伤演化规律和能耗特性，利用带有围压装置的分离式霍普金森压杆(SHPB)装置和核磁共振仪，对红砂岩试件进行不同冲击气压(0.6、0.7、0.8、0.9 MPa)和围压(1、2 MPa)条件下的循环冲击试验，对冲击后岩石孔隙度、T₂谱曲线、核磁共振成像及能耗规律进行分析，同时提出一种新的损伤度计算方法。研究结果表明：总体上看，红砂岩孔隙度随循环冲击次数的增加呈指数增长趋势；前几次冲击孔隙度变化速率较缓，当冲击损伤累积到一定范围，岩石损伤加剧，表现为孔隙度增长幅度迅速增加；随着循环冲击次数的增加，T₂谱曲线起止点向两端移动，新孔隙不断萌生，不同尺度孔隙相互转化，孔隙尺寸和数量明显增长，中型孔隙对孔隙度增长起重要作用；MRI成像显示，随着冲击次数的增加，中心区域明亮斑点由小而分散向大而聚集转变，伴随有明亮条纹出现；提出一种损伤度定义新方法，明确了未损伤和完全损伤2种极端状态；红砂岩累积损伤度与累积比能量吸收值呈指数增长关系，能时密度随冲击次数的增加呈现出先增大，后减小，再增大的趋势，此外，能时密度与损伤度变化值呈正线...     

微磨料浆体射流形成过程的能量传输

为了研究微磨料浆体射流形成的能量传输与转换,用碳化硅磨料对40CrMnMo7钢进行冲击,建立数学模型描述冲击力与射流压力、喷嘴效率、射流流量、水力功率等参数的相互影响,通过测量射冲击力、射流流量来预测射流系统的单位水力功率的出力状况。结果表明,该数学模型可以预测射流冲击力与水力功率之比,由系统压力模型计算的冲击力比实验结果小20%;在射流的滞止区内,压力与冲击力不呈线性关系,在相同压力下,磨料粒子具有更大的动能,微磨料浆体射流冲击力比纯水射流的大20%,单位水力功率提供的射流冲击力随着射流压力的增大而减小;射流冲击力随着喷嘴直径、射流压力的增大而增大,在靶距较小的情况下,冲击力随着靶距的增大而增大,当靶距达到一定值时,冲击力随着靶距的增大而减小。     

印刷涂布烘箱V型条缝喷嘴冲击射流流场的数值模拟

为了解印刷涂布设备烘箱V型条缝喷嘴冲击射流流场分布及其影响因素,采用标准k-ε湍流模型,对喷嘴射流冲击移动壁面进行数值模拟。分析了喷嘴冲击射流壁面附近速度场和压力场分布情况,考虑了影响喷嘴冲击射流壁面附近速度分布的喷嘴宽度和高度等因素。研究结果表明:在冲击射流中,喷嘴距壁面的高度和喷嘴宽度对壁面附近速度分布影响较为明显;综合考虑各种因素,较理想的喷嘴高度是15 mm,相应的喷嘴宽度为2.5 mm。     

靶式撞击流喷嘴热工参数回归计算和节能分析

旨在探究靶式撞击流喷嘴的热工性能及其可行性,以西安三棉纺织有限公司细纱车间为实验车间,用回归分析方法建立了喷嘴喷水量与喷水压力、喷嘴间距和孔径的关系式.同样,用该种方法建立了喷水室通用热交换效率与喷嘴间距、质量流速和水气比的关联式、绘制了相关性能曲线.与离心式喷嘴的通用热交换效率进行对比,计算出了使用两种喷嘴的喷水室水系统的阻力,并进行水泵的选型及经济性分析,为用户的选择使用提供技术参考依据.     

锯齿形尾缘喷嘴气动声学实验及数值分析

为了研究在低马赫数Ma=0.12条件下锯齿形喷嘴射流气动声学特性,对多种参数的锯齿形喷嘴射流速度剪切层外区域进行声压近场测量和远场测量。根据近场和远场的测量结果,分析声压从近场向远场发展的趋势。结合射流场数值模拟的结果,利用计算流体力学和气动声学知识,分析锯齿形尾缘喷嘴的湍流性能与近远场声压之间的关系。分析表明,在相同渗透度下,随着齿数的增加,噪声总声压级在整个指向范围有明显的降低。在相同齿数下,随渗透度的增加,锯齿形喷嘴降低低频噪声,增加高频噪声,呈现明显的指向性分布特点。     

Modeling the characteristic types and heat release of stretched premixed impinging flames

 A numerical code has been developed for the simulation of the impingement of a turbulent jet on a plane surface. The performance of three turbulence models is assessed under isothermal conditions. Predictions are compared with experimental data from the literature. Based on the results an appropriate turbulence model is selected to model a premixed jet flame impinging on a solid surface. Mass transfer and combustion are modeled with a two-equation model simulating volumetric and kinetically controlled chemical reaction rates. Modeling of heat transfer accounts for convection and radiation effects. Results show that under high pressure environment turbulent premixed flames are of wrinkled-thickened type near the outlet of the nozzle (free jet region) and of wrinkled reaction sheets in the area near the surface (impingement region and radial wall jet). The results establish that appropriate choice of turbulence and combustion models can lead to accurate prediction of the flow characteristics.     

气体分配器结构对压力波制冷机性能影响的研究

在膨胀比ε=2～6、射流激励频率f=10～240Hz范围内,研究了气体分配器喷射孔相对深度b／d、振荡管与喷射孔的间距δ和振荡管轴线与喷管中心线错位角度ψ等结构参数对压力波制冷机性能的影响。实验结果表明：压力波制冷机的制冷效率η随b／d的增加先增大后减小,存在一个合适的相对充气时间比范围,在本文的实验范围内,喷射孔相对深度b／d推荐值为0．5,而增大δ与ψ值均会导致η急剧下降,所得结论对压力波制冷机的优化设计有一定指导意义。     

工业喷嘴喷注噪声的抑制技术研究

对于喷注噪声的控制,有效的方法是从声源上来降低或控制.根据喷注噪声产生原理,理论分析了适当改变喷口形状,使沿喷注轴向流速在垂直方向的梯度减小,可使湍流发声的声源强度减弱,从而使喷注噪声降低.数值计算结果表明改进后的喷口可降低喷注流速.实验证实改变喷注的流场可以有效的控制喷气噪声,可使噪声A声级降低3～4个分贝,且喷射压力没有显著降低.     

气流床撞击火焰声学特性与压力波动分析

利用多喷嘴对置式气流床气化炉热模试验装置,对两喷嘴对置撞击火焰声学特性和压力波动进行了测量与实验研究,并通过Hilbert-Huang变换对火焰噪声信号及压力信号进行频谱分析。结果表明,气化炉内中高频压力波动主要由火焰撞击区内复杂的燃烧状况引发,并产生50~100 Hz频段的火焰噪声。射流火焰噪声受气化炉内低频压力波动影响,并且因来自撞击区的反向流的作用,火焰噪声的幅值和波形都会受到一定的影响。撞击区的火焰噪声信号与燃烧状况有一定的对应关系,可作为气化炉内火焰状况诊断的一种方式。     

射流齿形喷嘴射流流场与气动声学分析

在低马赫数0.12条件下分析对比射流齿形喷嘴与锯齿形尾缘喷嘴湍流流场及声场,通过流场的数值计算与声场的实验测量,根据计算流体力学与气动声学,分析两者流场的湍流特性及远场噪声频谱特点。结果表明,射流齿形速度不高于主流、且对主流倾角较大时的降噪效果较好。与机械锯齿相比,射流齿形对低频噪声的降低幅度不及机械锯齿,但是它起降噪作用的频谱范围较广,对高频噪声的增强也较少。射流齿形相对机械锯齿来说是一种主动控制方式,有着许多优点,可以根据需要调节自身参数,在不需要降噪时关闭。