基于Soave-Redlich-Kwong气体物态方程的CH_4焓、熵图数值计算及关联应用程序开发

运用Soave-Redlich-Kwong真实气体物态方程(SRK方程),结合状态函数焓和熵的全微分形式,使用Mathematica软件以数值方法计算得到了CH_4(甲烷)气体的焓图和熵图.基于Mathematica软件具有的交互性和即时计算功能,借助零压强条件下的CH_4气体热容量测量数据,开发出CH_4在2个任意热力学状态间的焓差和熵差即时计算及查询程序.考虑到真实气体物态方程的误差,参考实验测量得到的焓、熵图数据,在程序中加入线性修正代码,对理论计算值进行修正.经过对随机生成的热力学状态间焓、熵差的程序计算值与实验值进行比较,发现所开发程序具有较好的准确度.     

有机朗肯循环径流式汽轮机结构尺寸及等熵效率研究

针对现有的有机朗肯循环(ORC)理论优化研究中指定膨胀部件等熵效率为定值这一分析方法的不足,研究了不同压比和绝热指数对径流式单级汽轮机结构尺寸和等熵效率的影响,为基于该类膨胀部件的ORC理论优化研究提供膨胀部件等熵效率的取值依据.结果表明:汽轮机制造条件限制了高绝热指数的工质实现高压比的循环工况;A类情形(绝热指数1.1~1.5)下,汽轮机无量纲结构尺寸大体相同,等熵效率变化规律相似;B类情形(绝热指数1.6~2.3)下,汽轮机无量纲结构尺寸和等熵效率均随绝热指数的变化而明显变化;间隙损失是影响A类情形下汽轮机等熵效率变化规律的主要因素;更高的二次流损失和间隙损失是造成B类情形汽轮机等熵效率低于A类情形的主要原因;各个工质工况间汽轮机等熵效率值的差别最大可达15%左右.     

范德瓦耳斯方程研究

讨论了真实气体的状态方程，分析了范德瓦耳斯对其方程的推导过程，并根据统计物理学的系统理论，结合Ｍａｘｗｅｌｌ－Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ分布，给出了建立范德瓦耳斯方程的一种新方法。还给出了真实气体修正系数ａ，ｂ的计算公式。     

高压气体定容积充放气的特性

针对高压状态下理想气体模型不能较精确描述实际气体特性的问题,基于范德瓦尔方程和气体动力学方程,推导出实际气体节流口质量流量的特性方程,建立高压气体定容积充放气过程的数学模型.在此基础上与理想气体模型进行了比较,气体充放气过程的仿真分析表明,低压情况下二者的仿真结果基本吻合,随着气体压力增加所建立模型的仿真结果更加符合实际.     

真实气体绝热指数K_V和K_T的校正计算

本文根据近代热力学的发展,采用在共性基础上又有个性反映的方法,推导出真实气体绝热指数k_V和k_T的校正计算公式,引用气体的偏心因子进行校正,並引入M~(O)、M~(1)、N~(O)和N~(1)四个辅助参数以便计算。k_V和k_T的表达式对各气体都通用,所以具有普遍意义,任何表达形式的气体状态方程都可进入本式(或其变型)计算。     

引射器关键结构参数优化设计及验证

引射器的性能受几何尺寸影响,相关设计方法给出的结果差异较大,存在设计点偏离严重的问题.针对小膨胀比煤层气气井引射需要,利用基于气体动力学理论的索科洛夫经验公式对引射器进行初步设计,并通过CFD方法对其关键结构尺寸进行数值优化,得到关键结构参数如喷嘴间距、混合室直径、混合室长度及扩压室长度等对引射器性能的影响规律.对比分析理论设计和模拟优化得到的引射器几何尺寸,发现CFD方法优化后的引射器等熵效率较理论设计高出13%左右,并通过实验验证引射器在偏离设计工况时,等熵效率急剧降低,表明数值模拟设计的引射器效率最高,在工程上为偏离设计工况的引射器设计提供了参考.     

Boltzmann方程的量子修正

讨论了经典玻尔兹曼分布函数的量子修正项及其满足的方程。我们将用于推导量子玻尔兹曼方程的梯度近似中的普朗克常数明显地写出，并且将量子Wigner分布函数用普朗克常数展开，经过推导就可以得到量子修正项所满足的方程。量子Wigner分布函数的普朗克常数展开式中的一阶和高阶项正好是量子修正项，它们可具有负值，而零阶项则具有正值。这样我们自然在量子Wigner分布函数中分离出正的分布函数，避免了用Husimi方法做粗粒平均取得正值的传统框架。另外我们也用量子Wigner分布函数普朗克常数展开的方法讨论了量子热力学熵的经典极限这一问题。     

小型太阳能喷射制冷用喷射器结构优化的实验研究及计算方法改进

对小型太阳能喷射式制冷用喷射器进行了正交实验研究,得到了此类小型喷射器性能与各参数间的关系,确定了最优的主要结构参数,并认为最优的结构参数与索科洛夫的经典方法计算结果有一定差异.提出了基于实验数据的小型喷射器喷射系数的改进计算方法.     

结构参数对蒸汽喷射压缩器性能的影响

采用有限体积法离散控制方程，标准κ-ε湍流模型，近壁面处使用壁面函数修正的方法对蒸汽喷射压缩器的超音速混合过程进行数值模拟。计算并分析了第二喉管与工作蒸汽喷嘴喉管面积比、喷嘴出口截面与混合段入口截面间的距离等几何参数对喷射器操作性能的影响。数值结果表明，喉管面积比及喷嘴位置的改变极大地影响着波系结构，在一定的设计工况下，总存在一个最佳的面积比及一个最佳的距离对应于最大的喷射系数，并给出了最佳几何参数下的主要物理特征。     

用SRK方程计算真实气体的密度

介绍了由Soave修正的Redich-Kwong方程的计算公式，计算方法和计算步骤，利用计算机程序对真实气体的密度进行计算举例，将计算结果和实验结果进行了比较，把利用理想气体状态方程计算的结果和实验结果也进行了比较，结果证明：在实际状态下，由SRK方程计算的结果和实验结果接近，由理想气体状态方程计算的结果误差较大，因此，推荐利用SRK方程计算真实气体密度的方法是准确可行的。     

小型航天器液化气推进系统的数值模拟

为研究小型航天器液化气推进系统的工作性能,依据质量、能量守恒方程建立了一维、单组元液化气自蒸发过程的数值模型。利用模型对温度、压力、质量流量等主要参数进行了理论仿真,并搭建试验平台进行测试验证。N2O自蒸发实验表明,模型仿真与相应测试结果吻合良好,证明了该模型在假设条件下的有效性。该数值模型适用于所有真实气体的液化气推进、冷气推进,以及外太空真空、零重力条件下的液化气推进。研究结果可用于评估小型航天器的液化气发动机。     

小型航天器液化气推进系统的数值模拟

为研究小型航天器液化气推进系统的工作性能,依据质量、能量守恒方程建立了一维、单组元液化气自蒸发过程的数值模型。利用模型对温度、压力、质量流量等主要参数进行了理论仿真,并搭建试验平台进行测试验证。N2O自蒸发实验表明模型仿真与相应测试结果吻合良好,证明了该模型在假设条件下的有效性。该数值模型适用于所有真实气体的液化气推进、冷气推进,以及外太空真空、零重力条件下的液化气推进。研究结果可用于评估小型航天器的液化气发动机。     

大港储气库群达容的主要影响因素

 大港储气库群经过近10个注采周期运行后,部分气库仍远未达到设计的工作气规模。从气藏地质特征及开采动态出发,紧密围绕储气库、注采井及观察井动态,开展多周期注采运行动态跟踪分析,在此基础上总结影响气库达容的因素,主要表现在建库地质条件、气藏水淹程度、气藏开发方式、气库注采井网及注采方式5方面。通过深入分析气库达容的影响因素,为现场生产管理以及加快气库达容提供科学依据,同时对同类新库建设具有重要指导意义。     

一维等熵流的临界流量分析

给出定常一维等熵流的临界流量(最大流量)发生在喉部马赫数(Ma)为1时的一种新的证明.它克服了现有证明方法中或对流体性质制限的局限性,或避免了现有方法中所用基本方程求导的不协调性,因而具有明显的优点.     

一类燃烧方程全局强解的存在唯一性

利用构造逼近系统的方法研究一类具有真空的黏性可压燃烧流体力学方程组在一维情形下全局强解的存在性, 通过增加相容性条件, 在初始值为真空的条件下得到了强解的存在唯一性.     

非伴煤瓦斯隧道施工危险度动态分级方法研究

在隧道工程中,真正有非伴煤瓦斯威胁的施工段落是短而少的,实现瓦斯灾害动态危险度等级管理对隧道瓦斯防治工作实际意义重大.提出了一种多指标综合分析判定隧道施工段落瓦斯危险度动态等级的方法,其基本指标包括:送抵施工掌子面的实际风量,施工掌子面和总回风断面处瓦斯浓度,超前地质钻孔及其残孔瓦斯浓度与压力,施工掌子面及其前方围岩岩性与构造面发育状态;辅助指标包括:已开挖洞身段的封闭情况,通风系统储备的通风能力等.方法的核心是综合分析隧道当前瓦斯涌出状态与能送抵掌子面的实际风量之间的配对关系.工程实例云顶山一号高瓦斯隧道算例表明,该方法是行之有效的.     

基于气相色谱技术的采空区有害气体分析

对成庄矿综采工作面瓦斯来源以及采用气相色谱仪对5303工作面气体成分、浓度的分析，为成庄矿采空区瓦斯治理工作提供了真实的基础数据。     

回采工作面瓦斯运移规律的数值模拟

基于异重流原理,从紊流状态下的守恒原理出发,导出描述回采工作面风流中瓦斯紊流运移的微分方程,并采用ＳＩＭＰＬＥ方法求解。通过数值模拟,得到工作面采煤机地瓦斯浓度分布结果,采煤机附近高浓度区瓦斯浓度随风速增加呈幂指数降低,随瓦其涌出量增加而线性增加。     

综采工作面的瓦斯涌出规律及涌出量的预测

根据综合机械采煤的特点和瓦斯流动理论,将瓦斯涌出源划分为煤壁(围岩)瓦斯涌出、落煤瓦斯涌出、采空区(残煤)瓦斯涌出及上下邻近层(未采分层)瓦斯涌出4个部分。针对现有回采工作面瓦斯涌出量预测计算方法存在的问题,以煤层瓦斯流动理论和实测数据分析为基础,系统的研究了综采工作面涌出源瓦斯的涌出规律,结合综合机械化采煤具有采、装、运连续作业的特点,分别对各瓦斯涌出源的瓦斯涌出量进行预测,进而建立了一种适应性范围广且准确率高的综采工作面瓦斯涌出量预测模型,对制定瓦斯防治方案,进而根治矿井瓦斯具有重要的实际意义。并且运用该模型对潞安集团新建的屯留矿进行了瓦斯涌出量的预测。     

指纹摩擦特性测试系统的气体静压支承装置

为研究指纹摩擦特性．设计出一种新型摩擦特性测试试验台。该试验台利用气体作为润滑剂，运用有关润滑原理和气体运动方程，分析其工作原理以及重要部件气体静压支承装置的设计计算方法。实现了借助简单装置测量微小摩擦力的目的，为研究微小摩擦特性问题提供了方便。