低温乏汽回收利用装置性能的实验研究

在不同的喉嘴距和进出口工质参数下,实验研究了低温乏汽回收利用装置的引射性能和阻力性能.实验结果表明:进水压力和进水温度升高使引射系数减小、阻力系数增加,乏汽压力升高使引射系数增加、阻力系数减小,出水压力升高对引射系数没有影响;在本实验条件范围内,引射系数随喉嘴距的增加而增加.这些实验研究结果为该技术的进一步理论研究和实际应用奠定了基础.     

层流与湍流等离子体冲击射流特性比较

本文采用数值模拟方法,对层流与湍流氩等离子体射流在空气环境中冲击平板时的流动与传热特性进行了对比研究.结果表明,在平板和射流进口间的距离较大时,平板的存在只对其附近的射流参数分布有较大影响,层流等离子体冲击射流的温度与轴向速度的轴向梯度明显小于湍流等离子体冲击射流情形;由于在平板表面形成的径向壁面射流对引射的附加贡献,层流和湍流等离子体冲击射流对环境空气的引射量明显增加.     

双射流结构环量控制涡轮叶栅的性能

对将双射流引入高压涡轮导向器叶栅进行了二维数值研究。在叶栅出口为高亚声速和超声速条件下,对三种具有不同曲率尾缘的环量控制叶栅,采用在吸力面和压力面各加一股射流的双射流方式对叶栅的气动性能进行探讨。结果表明:叶栅出口气流马赫数为0.6和1.1时,采用双射流方案取得了好于单射流的出口气流角和膨胀比,但由于多加了一股射流,能量损失有所增加;马赫数为0.85时,单射流结构的环量控制涡轮叶栅气动性能已经比较好,再加入一股射流对叶栅的气动性能没有明显改善;双射流条件下,压力面射流后方存在低压区,使得在叶栅尾缘曲率较大时,吸力面射流也保持了较好的附壁效果。     

双射流结构环量控制涡轮叶栅的性能EI北大核心CSCD

对将双射流引入高压涡轮导向器叶栅进行了二维数值研究。在叶栅出口为高亚声速和超声速条件下,对三种具有不同曲率尾缘的环量控制叶栅,采用在吸力面和压力面各加一股射流的双射流方式对叶栅的气动性能进行探讨。结果表明:叶栅出口气流马赫数为0.6和1.1时,采用双射流方案取得了好于单射流的出口气流角和膨胀比,但由于多加了一股射流,能量损失有所增加;马赫数为0.85时,单射流结构的环量控制涡轮叶栅气动性能已经比较好,再加入一股射流对叶栅的气动性能没有明显改善;双射流条件下,压力面射流后方存在低压区,使得在叶栅尾缘曲率较大时,吸力面射流也保持了较好的附壁效果。     

两段式喷嘴引射器制冷循环系统性能的实验研究

使用两段式喷嘴的引射器可以将喷嘴中较大的制冷剂液滴破碎,从而有效提高两相流引射器及制冷系统的效率。以R134a为工质,对采用两段式喷嘴引射器的两相流引射制冷系统进行了实验研究,重点分析了固定工况下喷嘴的几何尺寸对引射比及系统性能的影响。结果表明,随着引射器喷嘴第一喉部面积的增加,其引射比逐渐增大,系统COP整体上呈上升趋势;随着引射器喷嘴第二喉部面积的增加,引射比也逐渐增大,而系统COP先升高后降低,在第二喉部面积为2.83mm2时达到最大值;较小的第一段喷嘴扩张角可显著提高引射器的引射比。     

超音速射流在高温气体环境中引射特性的模拟研究

本文以超音速氧气射流为研究对象,采用温度修正的k-ε湍流模型,对氧气射流在不同环境温度下的引射行为进行数值模拟研究.通过对模拟结果与文献中试验结果的比较发现温度修正的k-ε模型能够准确预测高温环境中射流行为.射流引射行为的模拟结果表明:环境温度对湍流射流的引射行为有很大的影响,在标准大气压下,随着环境温度的升高,射流引射率降低.与此同时,室温下的模拟结果符合经验公式,而在高温气体环境中,温度对湍流混合增长速率的影响不可忽略,随着环境温度的升高,环境气体密度和湍流混合增长速率均减小,从而使射流引射率降低并逐渐偏离室温下得到的经验公式.     

基于冲击冷却的RBCC引射火箭局部热防护数值模拟

引射火箭能够为火箭基组合循环(RBCC)发动机提供大推力,但是其喉部面临着极高的热载荷。本文提出使用冲击冷却的方式对引射火箭进行局部热防护,建立了射流冲击冷却的三维数值模型,研究了喉部曲率半径和冲击孔数量对冷却性能的影响,结果表明在设计半径R=(1~2)R_t范围内,R的取值对射流冲击换热无明显影响;靶面平均对流换热系数随冲击孔数量n的增大而减小,分布均匀程度随n先增大后减小,冲击孔数量n=6时换热效率最高。     

湍流空气射流引射特性的模拟研究

本文采用数值模拟方法,研究了湍流空气射流对环境空气的引射特性,包括等温射流和非等温射流情形.结果表明,由于射流不停地引射环境空气,射流"势核"区下游的温度与轴向速度迅速降低;射流引射量的模拟结果与文献中报道的、采用多孔壁技术进行实验所建立的关联式良好符合.     

涡轮机匣内部冷却结构换热特性的实验研究

为获得涡轮机匣内部冷却结构的换热特性,利用瞬态液晶技术测量了动力涡轮机匣中环腔及机匣后腔内表面的换热系数,获得了进口雷诺数(Re=3.0×10~4～9.5×10~4)和出流比(M=0.5～2.0)影响下机匣内表面的换热规律。结果表明:机匣内表面换热系数随射流雷诺数的增大而升高,冲击射流在轴向及周向的发展使得环腔表面形成三角形和圆形高换热区。射流冲击倾斜靶面后,贴壁射流对后腔上表面形成二次冲击,提升了局部换热系数。对后腔下表面而言,随着出流比的增加,冲击靶面上游区域平均努塞尔数逐渐增加,最大增幅分别为8.5%和12.3%,而靶面下游区域平均努塞尔数逐渐减小,最大降幅分别为18.5%、26.3%和34.6%。对后腔上表面而言,出流比的增大对换热系数影响很小。     

端壁横向射流对高速扩压叶栅性能的影响

通过数值模拟研究了不同射流缝长度以及射流总压比对端壁横向射流抑制横向二次流动和减小损失作用效果的影响,结果表明:采用与流向具有一定夹角的横向射流可有效抑制端区二次流动,减少角区低能流体堆积,推迟吸力面流动分离,提高出口气流角均匀性。仅采用不足叶栅进口流量0.3%的射流气体,就能使总压损失系数降低11.3%。增加射流缝长度的或者提高射流总压均可增强其减弱分离流动的效果,但射流与横向二次流相互作用导致的冲击和掺混损失也增大。     

自由空间内气泡破碎过程的实验研究

利用高速摄像对自由空间内悬挂气泡的自然破碎过程进行了研究,分析了气泡破碎过程中环形断面的发展规律、膜液滴的形成过程及末期射流的产生原因。气泡成孔后,在液膜表面张力和气泡内部气流喷射的综合作用下,会形成不稳定的环形断面,其铺展过程中边缘会出现诸多不稳定液线,液线末端断裂形成膜液滴,膜液滴飞行方向与断裂点切线方向一致;随着液膜的破碎,半封闭球状液膜的曲率半径逐渐减小,环状断面以一定的加速度推进;在破碎末期,环形断面将在初始破碎点的对称位置附近聚焦并形成射流。表面张力系数和液膜厚度均匀性对膜液滴分布和射流强度具有一定的影响;相对于液膜厚度,作用于液膜单位面积上的表面张力对气泡破碎时间的影响更为显著。     

含水喷射器装置性能的实验研究

当喷射器应用于天然气开采和海水淡化领域时,由于工作流体或引射流体常携带少量水,喷射器常处于气液两相运行状态。本文对含水喷射器装置性能进行了实验研究,获得了不同工作压力和背压下,喷射器性能的变化规律。研究发现,当喷射器临界运行时,加水对喷射器性能影响很小,引射比变化在2.7%之内;而喷射器非临界运行时,气液两相运行时引射比性能变差,与单相运行时相比,引射比最大减小了17%。     

喷射器流动结构和性能的数值模拟研究

本文利用Fluent软件对蒸汽喷射器进行数值模拟计算,从射流混合机理角度出发,分析比较了喷射器内工作流体压力、引射流体压力及混合流体出口压力等工作参数变化对喷射系数的影响以及喷射系数变化的原因。结果表明:对给定的喷射器存在一个最佳工作流体压力,在此压力下喷射器可以获得最大喷射系数;随着引射流体压力的增加和出口压力的降低,喷射器的喷射系数逐渐增加。     

变截面超-超引射器启动特性数值研究

为研究不同结构参数与来流参数下变截面超-超引射器的启动特性,用于指导超-超引射器设计与工况调试,采用二维雷诺平均Naiver-Stokes方程,数值研究了引射器混合室不同收缩比、一次流和二次流的不同总压比、总温比下超-超引射器的启动规律,并定义了“启动系数”来判别超-超引射流场是否建立。研究结果表明:随着收缩比（范围0.7～0.9）的增加,超-超引射器启动的临界总压比、总温比均先降低后升高,收缩比0.8时,存在最佳总压比5.88,最佳总温比0.21。结构参数一定,超-超引射器随总温比升高启动难度增加。当超-超引射器处于启动状态下,室压不随总温比、总压比变化而变化,引入的启动系数较引射系数可不依赖具体工况而直接判别超-超引射器是否启动。     

透平静叶叶身全覆盖气膜冷却有效度实验研究

燃气轮机透平叶片气膜冷却性能受到吹风比、曲率、压力梯度等多种因素的影响。本文采用压力敏感漆(PSP)技术研究了燃气轮机静叶气膜冷却的冷却性能,实验测量了不同吹风比下全覆盖气膜的冷却有效度,并结合单排孔冷却的实验结果进行分析。结果表明：随吹风比增大,压力面冷却有效度递增,吸力面受曲率和压力梯度影响,冷却有效度先递增后递减;前缘射流在低吹风比下附壁效果较好,高吹风比下由于复合角造成冷气向中叶展汇聚;通过对比单排冷却的叠加结果与全覆盖实验结果的误差,研究了Sellers叠加模型在叶栅条件下的适用性。     

海面微波散射场多普勒谱特性研究

基于粗糙面电磁散射双尺度模型推导给出了海面微波散射场多普勒谱频移和谱宽的理论公式, 在该理论公式的推导过程中同时考虑了大尺度海浪的倾斜调制、遮蔽效应和曲率修正效应等因素的影响. 文中将理论公式计算结果与精确数值结果进行了比较, 并讨论了倾斜调制、遮蔽效应及曲率修正效应等因素对多普勒频移和谱宽的影响, 发现倾斜调制使水平极化散射回波多普勒频移显著增大, 从而导致水平极化回波多普勒频移比垂直极化回波多普勒频移大; 在中等入射角度区域, 遮蔽效应和曲率修正效应对多普勒谱并无显著影响, 而在掠射条件下, 遮蔽效应使得多普勒频移增大、谱宽变窄. 本研究对深入理解动态海面散射场频谱特性具有一定参考意义.     

CO_2两相流引射循环制冷系统性能的数值模拟

对引射器内部简化热力学模型进行了改进,建立了CO2两相流制冷系统的数学模型。利用MATLAB语言编写程序对该系统性能进行了模拟计算,分析了工况参数及引射比对引射循环系统性能的影响。模拟结果表明:CO2两相流引射循环制冷系统在较低的引射比条件下,就可以实现稳定运行,系统COP对气冷器出口温度的变化比较敏感,同时存在最优高压侧压力使系统COP达到最大;对于不同工况条件,CO2两相流引射循环制冷系统的COP比同工况条件下的传统系统的COP,理论上分别提高了11%～18%。     

压强梯度对托卡马克等离子体有理面上由磁场曲率驱动的漂移模的稳定效应

在流体模型内，我们导出了一个托卡马克等离子体内环形漂移模的色散关系，该色散关系包含了离子压强梯度、磁场梯度与曲率。一方面，磁场梯度与曲率驱动有理面上的不稳定性。另一方面，压强梯度使这些不稳定性稳定。通过解析和数值两种方法，我们获得了把不稳定性增长率压缩到零的临界压强梯度阈值。     

自激励旋进射流的流场及换热模拟

本文使用大涡模拟模型对自激励旋进射流的内部流场和冲击平板换热的温度场进行数值模拟,得到了不同进口Re数和不同膨胀比情况下的旋进射流的内部流场和冲击平板的温度场,并在此基础上分析了不同进口Re数和不同膨胀比对换热Nu数的影响.数值模拟表明,在本文所研究的进口Re数和膨胀比的变化范围内可以得到自激励旋进射流,射流对加热平板的冷却具有不对称的特征,Re数和膨胀比的增加对Nu数都有影响.     

多联引射器CO_2制冷系统性能模拟及实验研究

为了评估工况参数对多联引射双温CO_2制冷系统性能的影响,采用集总参数法建立数学模型,模拟研究了中、低温蒸发温度及中间压力对系统性能的影响,并将不同中间压力下的模拟和实验结果进行了对比。模拟与实验结果表明,在不同中间压力工况下,引射比、系统制冷量及COP的模拟结果与实验结果趋势一致,在中间压力为3.9～4.0 MPa时,系统制冷量及COP取得最大值。模拟结果表明,随中温蒸发温度的升高,系统制冷量及COP均增加,引射比也逐渐增加,但中温蒸发温度高于-3℃时其对引射比的影响很小;随着低温蒸发温度的升高,引射比和系统制冷量变化不大,而系统COP逐渐增加。模拟和实验结果的误差在允许的范围内,验证了所建数学模型的可靠性。