船舶进气装置引气防冰的数值模拟

船舶防冰系统通过某级低压压气机引入热气来加热冷的来流湿空气,实现升高进口温度、降低相对湿度,防止进气结冰。采用理论分析、数值模拟等手段,通过调整方案、孔径及喷嘴喷射角度等参数,达到比较好的引气防冰效果。结果显示热气引气压力过大时,喷嘴出口马赫数过高,将产生很大的压力损失和气动噪声;模型2的掺混效果和防冰效果比较好。     

进口导向叶片热气防冰系统试验

通过设计导向叶片热气防冰试验方案,开展了针对不同的外部结冰来流参数条件下导向叶片的防冰试验研究.得到了不同防冰热气引气流量下导向叶片表面温度的变化情况,通过摄像记录了整个试验过程.了解了防冰热气引气流量不足情况下导向叶片前缘以及叶盆的结冰情况.试验结果对于分析叶片结冰状态下表面流动换热机理,优化设计叶片内部热气流道,提高进口导向叶片的防冰能力有重要参考价值.     

热气防冰系统防冰腔的分析与研究

本文主要针对民用飞机热气防冰系统机翼防冰腔进行了分析与研究,通过对流速、换热面积和结构影响等参数的分析,结合对现有民用飞机机翼防冰系统的调查,发现现有民用飞机采用微引射式——防冰前后两腔、前腔内布置分配管的型式;该型式防冰腔的换热效率与热气流流速、热气与蒙皮的接触面积等参数有关,并且防冰腔受到结构的约束。热气流速越大、热气与蒙皮的接触面积越大,换热效率越高。     

航空发动机进口帽罩结/防冰特性试验研究

航空发动机进口帽罩作为发动机重要的进口部件,防冰能力关乎发动机性能甚至影响飞行安全。为了研究航空发动机进口帽罩防冰性能,通过冰风洞对进口帽罩进行结/防冰试验,得到了进口帽罩表面结冰状况随热气流量、来流温度、来流风速的影响规律。试验结果表明：进口帽罩防冰能力从尖锥头部到帽罩后端逐渐增强;帽罩防冰能力随热气流量增加而提升;帽罩表面冰型随来流温度、来流风速变化而发生改变;帽罩表面结冰区域随风速增加而扩大。研究成果可以为进口帽罩防冰系统设计和验证提供重要指导。     

泵间管内多股液氧/气氧直接接触冷凝数值研究

针对高压补燃循环发动机泵间管路中高温氧气再液化回收时的安全问题，建立了高温氧气与高温液氧在低温液氧中掺混冷凝的三维数值仿真模型，研究了泵间管内三股流体掺混冷凝的全过程，获得了管内流场、气液相分布、气相冷凝长度等关键信息，对比了由掺混腔和主管路注入回流高温液氧两种回液方案对氧气冷凝的影响。同时，针对定流速和变流速两种情况，探究了掺混孔数量和孔径的优化方案；此外，对不同管路出口背压下管内气相完全冷凝长度的变化趋势进行了研究。研究表明：掺混腔回液方案会导致气相流量增加和分布不均，不利于管内气相快速冷凝；主管路回液方案能够避免回流高温液氧对气相冷凝的负面影响，推荐采用此方案回收高温液氧；当流速不变时，适度增大掺混孔有利于避免不同掺混孔的气相融合，采用8个孔径为35 mm的掺混孔可使完全冷凝长度缩短26.5%;通过减小孔径增大流速有利于气相快速冷凝，采用16个孔径为20 mm的掺混孔可使完全冷凝长度缩短38.6%;增大泵间管出口背压有利于气相冷凝，背压由1.6 MPa上升至1.8 MPa时，完全冷凝长度缩短28.9%。该研究结果对液体火箭发动机增压输送管路设计具有理论参考意义。     

等离子体射流防冰性能实验研究I.DBD-PA参数化分析及防冰效果验证

在冰风洞中开展了结冰条件下NACA0012机翼模型的等离子体射流防冰性能实验研究.设计加工了等离子体射流激励器并粘接于机翼表面,热电偶巧妙埋设于激励器下方以检测防冰效果.实验验证了激励器掩埋电极上方等离子体射流的防冰性能,考察了防冰性能随激励电压和激励频率等参数变化的规律.     

等离子体射流防冰性能实验研究Ⅱ.流向和展向布置DBD-PA防冰性能比较

在冰风洞中开展了结冰条件下NACA0012翼型的流向和展向分布等离子体射流防冰性能对比实验.设计加工了基于介质阻挡放电技术的流向和展向分布等离子体射流激励器并粘接于翼型表面,热电偶巧妙埋设于激励器下方以检测防冰效果.结果表明,展向分布等离子体射流激励器在裸露电极上方无法生成等离子体射流,故而会有明冰生成,防冰效果较差,而流向分布激励器在来流的作用下能够部分弥补这一缺陷,具有更好的防冰效果.     

不同冷却方式对中心锥冷却效果的影响

为研究不同冷却方式对航空发动机中心锥冷却效果的影响,建立了发动机低压涡轮后部件的物理模型,采用流固耦合的方法计算得到中心锥表面温度分布,重点研究了在不同冷却方式下冷却流量比、锥面气膜入射角度等参数对冷却效果的影响。研究表明:腔体引气对中心锥前段与末端的冷却效果较好,对中段双排孔之前部分的冷却效果较差,在有限范围内增加冷却空气流量能够提高冷却效果;当流量比不变时,采用腔体引气／锥面气膜结合方式时中段双排孔之前锥面温度比仅采用腔体引气冷却时降低了40％。     

气膜孔参数对气动及叶片温度的影响

为了设计一套满足传热及气动要求的涡轮叶片表面气膜孔方案,以某型涡轮第一级导叶为研究对象,对两种气膜冷却结构进行参数化设计。对冷却效果进行数值模拟,研究不同的气膜冷却方式在涡轮中对气动与叶片表面温度分布的影响。将两种冷却方式计算结果进行对比分析,结果表明：在相同边界条件下, 六列气膜孔结构可以减弱冷气射流冲量,减小与主流掺混时的损失,气动效率较四列气膜孔提高0.3%;六列气膜孔可增大冷气覆盖面积,同时有效防止射流穿透附面层进入主流,降低附面层扰动强度,削弱对上游气膜的影响,叶片表面无量纲温度降低了11.68%。     

微型燃气轮机燃烧室内三维流动过程的数值模拟

采用RNG κ-ε湍流模型，对Capstone公司75kW微型燃气轮机燃烧室火焰筒内气流三维流动过程进行了数值模拟研究．结果表明，燃烧室火焰筒内有3个回流区，其存在将有助于燃料的连续点火和火焰的稳定．由火焰筒后部两排二次空气掺混射流孔射入火焰筒的射流深度不同，且沿流动方向第一排射流孔射流深度大于第二排．此外，火焰筒内气流轴向、径向和切向速度沿火焰筒径向的分布随着气流沿火焰筒轴向的流动逐渐趋于均匀，且其峰值位置朝向火焰筒中心轴方向移动．     

插拔式变比例均匀取样器及气液两相流量计量

分流比是取样型多相计量装置的关键参数,传统取样装置取样比固定,难以适应现场工况变化。为实现取样比在线调节,提出一种插拔式新型取样器,分流孔数为20,直径为3 mm,沿主管管周均匀布置,取样截面上游设置螺旋器诱发来流形成均匀螺旋环状流,通过特殊设计的取样管可动态改变分流孔的连接方式从而获得期望的取样比。根据取样孔和主流孔阻力平衡关系,推导气液相分流系数公式,并在气液两相流试验环道上进行试验验证。结果表明气液相分流系数主要取决于取样孔和主流孔的数目,不受气液相折算速度、入口流型的影响,气液相流量测量最大误差小于±5%;与单孔取样相比,三孔取样阻力损失更低,同时由于进行了多点取样,降低了对液膜均匀程度的依赖,能够在更低的气液相流速工况下工作。     

疏水进入除氧器水箱喷注噪声的实验研究

通过实验探索了蒸汽在水下有限空间喷注时喷注噪声的辐射规律，发现其Ａ声压级同水的过冷度有直接关系；喷头孔径对最大喷注噪声Ａ声压级的影响不大，但较大的孔径可以使最大Ａ声压级出现的位置向低温处移动，而较小的孔间距可降低喷注噪声。同时发现，蒸汽水下喷注噪声的产生机理和空气动力性噪声的产生机理是不完全相同的，因此对小孔喷注噪声的研究结果不能直接应用于蒸汽水下喷注噪声的预测。     

煤与瓦斯突出瓦斯射流数值模拟

将煤与瓦斯突出过程的瓦斯突出视为连续射流,应用伯努利方程,建立了瓦斯射流的数学模型,得到了瓦斯突出射流流速和流量表达式,在此基础上考虑突出口压力和突出口直径影响,进行了瓦斯射流的数值模拟,得到了突出压力与突出射流最大速度、突出压力与射流流场分布、突出口直径与突出影响范围间关系规律。模拟结果表明:突出口压力与突出射流最大速度近似呈线性关系,在一定条件下射流流场分布具有甩尾效应,突出口直径越大,其突出影响范围越大。     

波流环境中多孔射流三维数值模拟

建立了波流环境中多孔射流的三维大涡数学模型,探讨了波流共同作用下多孔射流的扩散和稀释机制,分析了孔间距对双孔射流、射流与环境水体相互作用的影响,并给出了最优相对孔间距。模拟结果表明：在波谷相位时刻,由于横流与波浪相互作用强烈,流场内的三维涡旋结构丰富、尺度较大、数目众多,有利于射流与环境水体、射流与射流之间的掺混,这是波流环境比单一横流环境中多孔射流运动扩散效果更佳的主要原因;随着孔间距的增大,双孔射流之间的相互作用慢慢削弱,而射流与环境水体之间的相互作用却在不断增强;双孔射流在孔间距为7.0倍管口直径时扩散效果最好。     

二甲基醚喷雾混合过程的计算研究

采用气相射流模型对二甲基醚的喷雾特性进行了模拟计算，并将其与柴油喷雾的模拟计算值进行了对比．结果表明，在喷孔直径、环境密度等参数相同的条件下，二甲基醚喷雾的轴心速度和浓度的衰减速率均大于柴油喷雾的，而二甲基醚喷雾的贯穿距离与锥角则分别小于和大于柴油喷雾的．当环境密度和喷孔直径改变时，DME喷雾的轴心速度、贯穿距离和喷雾锥角均会随之变化．模拟计算结果与实验观测结果基本相符。     

210 tRH精炼过程的混匀特性

以某钢厂210tRH真空精炼装置为原型,根据相似原理建立1﹕4水模型,研究了吹气量、浸入深度、真空度以及气孔堵塞对混匀时间的影响。结果表明,RH混匀时间随着吹气量的增加而呈现减小的趋势;随着浸入深度的增加先减小后增大,并存在最佳浸入深度480 mm;随真空室压力的减小而减小;随着吹气孔堵塞个数的增加先减小后增加。利用粒子成像测速技术( particle image velocimetry,PIV)测量了RH精炼过程钢包内二维流场,与数值模拟结果对比,发现钢包内的流体运动主要是从下降管到上升管的循环流动以及下降管周围的回流运动,不活跃区主要集中在渣-钢界面以下浸渍管浸入深度范围内。     

卸荷孔分布形式对液力变矩器轴向载荷影响规律分析

为研究卸荷孔分布形式对叶轮轴向载荷的影响规律,建立不同卸荷孔分布圆半径、卸荷孔数与卸荷孔径参数配置下的某铸造型液力变矩器轴向力计算模型,利用DOE正交试验算法与单因素试验分析,研究各参数对液力变矩器轴向力的影响规律.结果表明:在牵引工况,分布圆半径越大,泵轮、涡轮的轴向载荷越小,而卸荷孔径、卸荷孔数的变化对于轴向力的影响不显著.这三个因素中卸荷孔分布圆半径对轴向力的影响最大,其次为卸荷孔数,最后是卸荷孔径.算例中的最佳方案比一般方案减荷效果提升5%~8%.因此在不影响工作性能要求及工作轮结构强度的前提下,应尽量增大卸荷孔分布圆半径,并根据变矩器使用工况需求,合理设置卸荷孔数与孔径,以改善轴承受载情况.      

旋涡流化床空气动力场和气体混合试验研究

对旋涡流化床气固两相流中的气体流场和混合进行了试验研究和理论分析,探明了二次风率和喷射角对悬浮空间流场结构和回流流动的影响。用气体示踪技术首次系统地研究了旋涡流化床悬浮空间内气流横向扩散与混合的基本规律,探讨了气流结构和形态对传质过程的影响,得出了二次风射流的穿透深度和气流横向混合速率对喷射角的强烈依赖关系,研究结果表明,旋涡流化床悬浮空间喷入二次风后氧浓度的径向分布与颗粒浓度分布的规律相吻合,满足了高浓度燃料区需要高氧量的燃烧要求。     

旋流型管壁分配器取样孔分流特性

通过对取样孔的气液两相流的数值模拟和室内试验,探索取样孔的分流特性,考察取样小孔的结构(包括孔数、轴向取样位置、大小、形状和在圆周方向上的开孔位置)对取样的稳定性和均匀性及分流系数的影响.结果表明:液相分流系数与主管气相折算速度关系较小;当主管液相流速大于0.08 m/s,取样孔数目为8,直径为5 mm,位置距离整流器...