微粗糙圆柱的各向异性散斑特性研究

分析了高斯光束照射微粗糙圆柱在菲涅尔衍射区形成的散斑图像统计特性,给出了强度起伏自相关函数与表面曲率及粗糙程度等参数之间的关系.根据强度起伏自相关函数的离散化定义,实验并计算了圆柱轴向与径向结构有差异情况下的散斑强度起伏相关函数.结果表明,对于C1和C2圆柱沿垂直于圆柱轴向的散斑尺寸变长,强度起伏自相关函数沿平行和垂直于圆柱轴两个方向的波动相差较大;对于C3和C4圆柱两个方向上的散射特性基本相同;测量C1和C3的结果表明,散斑尺寸和形状依赖于圆柱表面的皱褶和圆柱表面曲率两个因素.研究结果对于如柱型管道、轴承等方面的机械制造的质量控制有重要的应用价值.     

空心圆柱微腔谐振模式研究

基于分离变量法研究了平面波斜入射时,空心无限长介质圆柱微腔的光学特性,通过计算散射场展开系数分析了入射角度、空心部分的尺寸等因素对谐振廓线的影响。研究结果表明,当空心部分的尺寸参数较大时将使微腔的形貌共振(Morphology Dependent Resonances,MDR)峰值产生偏移,当空心部分尺寸参数较小时,圆柱仍然可以产生MDR共振,且位置和均匀圆柱重合。当平面波斜入射时,MDR峰也会产生偏移,并且随着入射角度的减小,MDR峰值减小,直至完全消失。     

微尺度流动研究中的几个问题

本文综述了当前微尺度流动研究的进展,对由于尺度微小化所带来的有别于宏观尺度流动的一些问题进行了讨论．分析了在微尺度流动问题中必须注意的一些因素,例如,尺度划分与连续介质假设的适用范围,表面效应,稀薄性与压缩性的作用,以及流动通道壁面的影响．最后对今后的研究进行了展望．     

高速透平发电机的特点及相关技术研究

透平膨胀机作为回收能量的设备在能源综合利用方面得到了广泛的应用,随着高速电机技术的发展,采用透平膨胀机直接带动高速发电机发电成为可能。文中比较了高速透平发电机系统相对于传统的透平发电机的优势,介绍了其关键技术,探讨了高速透平发电机的发展方向。     

基于间断有限元方法的并列圆柱层流流动特性

基于高阶的间断有限元方法, 数值模拟低马赫数下并列圆柱的可压缩层流流动, 捕捉并列圆柱流场中的漩涡结构, 以便分析并列圆柱尾流的流动特性. 针对二维圆柱的边界形式, 采用曲边三角形单元构造二维圆柱的曲面边界, 以适应高阶离散格式的精度. 在验证方法合理性的基础上, 分析圆柱间距及雷诺数对漩涡脱落及受力特性的影响规律. 研究结果表明: 并列圆柱的间距是影响流场流动特性的一个主要因素, 它会改变圆柱漩涡脱落的形式. 随着圆柱间距的增加, 上下圆柱的平均阻力系数及平均升力系数的绝对值随之显著下降. 雷诺数对于平均阻力系数的影响相对较小. 但随着雷诺数的增加, 上下圆柱的平均升力系数会随之降低, 而漩涡的脱落频率会随之增大.     

微尺度气体流动特性实验研究

现有关于微尺度下气体流动特性的文献结果差异很大,甚至互相矛盾.文中提出入口效应以及充分发展段的流动特性与常规尺度的差异可能是影响微尺度下气体流动特性的关键因素.搭建了单相气体流动特性实验研究系统,针对这一影响因素对气体流动特性的影响规律进行了系统分析,证实了上述结论,发现微尺度下充分发展段流体的摩擦阻力明显小于常规理论预测值.针对微尺度下气体流动特性进行了系统分析.     

多级轴流透平气动特性计算方法研究

在多级轴流透平子午面中线上建立1.5维欧拉方程组,其中叶片作用力、流体的黏性作用、冷气的作用以源项的形式考虑到方程中,控制方程采用一步时间推进TVD-LW格式进行离散和求解.计算结果表明,该方法能够预测多级轴流透平的平均气动参数分布和气动性能,具有快速、灵活的特点,可以用于求解透平的特性曲线或进行气动优化.     

基于MPS方法的水平圆柱表面液滴流动现象研究

本文改进MPS方法的壁面边界条件,模拟了不同液滴-圆柱尺寸比α和Do数下的水平圆柱表面液滴流动现象。结果表明,该现象可以分为四个阶段,即初始接触铺展,周向铺展而轴向收缩,顶部收缩而底部汇合以及底部液滴落下。在α和Re数-定的情况下,随Do的增大,液滴会依次出现四种运动形态,即稳定停留在圆柱顶部,稳定停留在圆柱底部,在圆柱底部汇合后落下以及在圆柱底部汇合前落下。随α减小,形态转变的Do数区间会减小,在α足够小时,底部停留的形态会消失。     

过渡流下管束的流动、传热特性研究—串列双圆柱流场研究

本文从换热器管束中最基本的串列布置形式出发研究处于过渡流区域的小管径换热器的性能变化。通过基于作者研究开发的复合网格计算方法模拟了在低、中雷诺数条件下,串列双圆柱随中心距的变化下的流场、温度场的变化特性,并分析了其机理。计算结果表明,随着圆柱间中心距的逐渐增大,圆柱尾流呈现出从不稳定到稳定再到不稳定的变化规律。通过研究发现,两圆柱中间流场是否稳定与这一区域的u_m是否是连续的负值有着密切的关系,而流场的变化规律同两圆柱间的u_m的变化规律也十分相似。     

随机粗糙微通道内流动特性研究

采用计算流体动力学的方法, 研究了微通道内气体在速度滑移和随机表面粗糙度耦合作用下的流动特性. 其中, 利用二阶速度滑移边界条件描述气体的边界滑移, 利用分形几何学建立随机粗糙表面. 研究发现, 综合考虑二阶速度滑移边界条件和随机表面粗糙度在较大的平均Knudsen数范围内 (0.025-0.59) 得到的计算结果与实验数据符合得很好, 而一阶速度滑移边界条件只在平均Knudsen数较小时(<0.1)符合实验结果. 随机表面粗糙度对气体在边界处的滑移有显著影响, 相对粗糙度越大, 速度滑移系数越小. 并针对计算结果, 给出了滑移系数与相对粗糙度近似满足的关系. 随机粗糙表面对气体流动过程中的压强、速度、Poiseuille数也有显著影响. 关键词： 随机表面粗糙度 二阶速度滑移边界条件 分形 微通道     

电磁力控制湍流边界层分离圆柱绕流场特性数值分析

在亚临界区高雷诺数Re=1.4×105下,采用脱体涡模拟结合湍流分离的方法对弱电解质中电磁力作用下湍流边界层分离圆柱绕流场及其升(阻)力特性进行了数值模拟和分析.结果表明,电磁力可以提高圆柱体湍流边界层内的流体动能,延缓圆柱体湍流边界层的流动分离,减弱圆柱体湍流绕流场中在流向和展向上大尺度漩涡的强度,减小圆柱体阻力时均值及其升力脉动幅值.当电磁力作用参数大于某个临界值后,湍流边界层流动分离消失,在圆柱体尾部产生射流现象,从而电磁力对圆柱体产生净推力作用,出现负阻力现象,而且升力脉动幅值接近于零,出现圆柱体升力消失现象.     

微通道换热器流动和传热特性的研究

通过对微通道换热器流动和传热特性的研究,设计了实验方案并建立了相应的实验装置,结合流动、传热特性的相关准则,得出了雷诺数Re-摩擦系数f,雷诺数Re、普郎特数Pr-努谢尔特数Nu间关系的实验模型,并对该模型进行了分析。     

通断微通道流动特性的数值模拟研究

微通道换热器以其良好换热能力已被广泛地应用于当前的实验研究中,通过数值模拟的方法对通断微通道内的流动特性进行了研究。重点分析了通道结构对微通道内速度分布、压力分布的影响。结果显示,通断通道的整体压降比连续通道增加了17%,当微通道内的雷诺数>1 500时,微通道内单相流动达到了旺盛湍流,宽高比对压降的影响消失。通断通道结构下的流动转捩雷诺数600～800之间,比常规尺度下的转捩雷诺数低得多(2 300左右)。通过通道数对流动性能的研究发现,增加通道数,有利于降低整体压降并增加流动稳定性。     

微通道流动沸腾气泡受限特性实验研究

本文利用可视化手段实验研究矩形截面微通道(1 mm×0.5 mm)内发生流动沸腾时气泡的生长及受限现象。实验使用去离子水为工质,气泡受限过程由高速CCD相机观察并记录。研究发现,气泡高度方向通道壁面的存在对气泡在该方向的生长产生强烈的限制作用,气泡生长后期顶端气液界面在并未与限制壁面接触时其曲率便明显减小,壁面对气泡生长的限制作用通过其对气泡界面施加一个壁面限制力而体现.通过对比不同运行工况条件下的气泡受限现象,分析讨论了气泡受限过程中其界面形状变化规律及影响因素。     

微通道内流动沸腾换热特性实验研究

采用实验方法对制冷剂R134a在内径为1.98mm的水平光滑铜管内的流动沸腾换热特性进行研究。试验中,质量流速范围720~900kg/(m~2·s),热流密度范围19~28k W/m~2,系统压力0.7MPa和0.81MPa(饱和温度为26.8℃、31.4℃)和干度范围0~0.65。结果表明:质量流速对换热系数的影响较大,随着质量流速的增大而增大;在低干度区,热流密度对换热系数的影响较大,换热系数随干度的增加近似成单调增加;系统压力对换热系数也有明显的影响;将试验结果与Sun-Mishima公式和Liu-Winterton公式进行比较,发现试验结果与Sun-Mishima公式计算值吻合度较高,最大误差为14.1%。     

粗糙微管道内液体流动特性的实验研究

利用实验方法研究了粗糙度对矩形截面微管道内液体流动阻力特性的影响，采用微观粒子图像测速技术测量了粗糙微管道内的流场结构.实验结果表明：在层流状态下，3%—7%的相对粗糙度可以导致微管道内流动阻力的明显增加，在粗糙单元附近形成的压差阻力是导致流动阻力增加的主要原因.粗糙单元还会引起微管道内的流动失稳，导致粗糙微管道内层流向湍流的转捩提前. 关键词： 微管道 粗糙度 微观粒子图像测速 转捩     

变截面微石英管内流动特性分析

以去离子水作为工质,流经内径分别为304.13 μm和192.87 μm的石英管所连接而成的变径微管道,根据压降与流量的变化关系,研究微管道内过流截面突然扩大和缩小时微管内阻力特性.利用常规管路阻力损失计算方法对管路的阻力进行计算,并与实验值相比较.研究表明,当雷诺数Re(大直径微管)低于500时,微尺度变截面管路流阻的实验值近似等于常规管路阻力计算公式的计算值;当Re数大于500时,实验值与理论值产生偏差,并且随着雷诺数的进一步增大两者偏差越来越大.     

微通道内流动沸腾气泡生长特性数值研究

利用FLUENT软件,采用VOF多相流模型对水在矩形微通道内流动沸腾过程中气泡的生长进行了数值模拟,分析了壁面热流密度、入口质量通量和接触角对气泡生长速率的影响,并得到了气泡周围的温度和压力分布。结果表明,壁面热流密度和质量通量的增大导致气泡生长速度的增加,而最小的接触角有最大的气泡生长速度,气泡边界上的温度梯度和压力梯度都较大。