进气畸变对大涵道比发动机压气机中介机匣性能的影响

大涵道比涡扇发动机中的压气机中介机匣内存在流动分离,由此造成的损失和出口流场畸变对航空发动机的性能有重要影响。通过根部安装20%高度的扰流器以模拟径向进气畸变,对一台大涵道比涡扇发动机的压气机中介机匣开展了畸变影响气动性能的实验研究。实验结果表明：进气畸变导致进口截面的总压恢复和损失系数相较于均匀进气分别下降了0.684%和增加了9.74%;总压和和总温在通道整体高度40%以下区域亏损严重;在出口截面,进气畸变导致总压波动幅度大且40%高度以下存在低压区;出口总温由于气流的掺混明显高于均匀进气条件,出口速度明显降低。畸变气流通过中介机匣后,总温和总压分布较进口的畸变度下降且分布更加均匀;相较于进口畸变总压约30%的波动量,在出口处已经减小到了约10%。可见中介机匣对进口径向畸变沿流向的发展有明显改善作用。     

进气道出口可压缩附面层测量及其参数计算方法研究

为测量飞机进气道出口的可压缩附面层,在分析所需测量参数及探讨附面层参数计算方法的基础上,研制了附面层总压测量耙、总温测量耙。通过在公用测量段上安装附面层测量耙,对某飞机进气道在某高速风洞中进行了不同马赫数、攻角、侧滑角组合的吹风试验。17种组合工况的试验及计算结果表明:研制的附面层总压及总温测量耙应用效果较好;附面层参数计算方法准确,拟合后的附面层速度分布较为合理;该方法能够用于测量和评定进气道出口的可压缩附面层。     

基于Comsol Multiphysics的新型高压直流继电器电弧仿真分析

传统直流电磁继电器采用电磁驱动方式，分断间距为2~3 mm，在工作负载增大时需增加线圈匝数，导致继电器质量增加、灭弧难度增大。为解决上述问题，采用微电机蜗轮蜗杆作为驱动机构、分断间距相比传统电磁继电器大数倍的新型高压直流继电器设计方案，并利用多物理场耦合软件Comsol Multiphysics，基于磁流体动力学（MHD）理论建立了直流继电器的二维电弧仿真模型。考虑到分断间距、电流、磁场强度以及分断速度等条件对电弧的影响，分析了不同上述条件下电弧的运动特性，得到了适定参数下较为合理的间距、工作电流、磁场强度和分断速度，为新型高压直流继电器灭弧系统的结构设计提供参考。     

大管径八流道螺旋喷嘴涡流管流动与传热数值模拟

为了探究大管径涡流管内流场分布规律和冷热分离机理,建立大管径八流道螺旋喷嘴涡流管三维模型,选取甲烷作为工质气体进行数值模拟,并对相关物理场进行重点分析。研究结果表明:涡流管内径向存在一环形区域,内外旋流气体在区域内相互剧烈作用,总压迅速减小,不可逆熵增大,能量快速传递,总温产生分离;同时,在一定入口总压、总温下,调节热端出口背压,涡流管存在最佳的制冷、制热温差以及最优的制冷、制热量,且同一冷流比下,工质气体的单位制冷量要优于单位制热量。     

低旋流多喷嘴燃烧器性能实验

对燃气轮机低旋流多喷嘴燃烧器的性能进行了实验,分析了当量比和喷嘴出口气流速度对燃烧室压力脉动、排温和排放的影响.结果表明,低旋流多喷嘴燃烧器运行时存在稳定燃烧区、不稳定燃烧区和回火区.随着当量比的减小多喷嘴燃烧趋于不稳定,压力脉动幅值增加,主频降低.随着喷嘴出口气流速度的增加,燃烧趋于稳定,压力脉动幅值减小,主频增加.喷嘴出口气流速度大于12m/s时,多喷嘴燃烧器不存在不稳定燃烧工况.低旋流多喷嘴燃烧器NOx排放与绝热火焰温度呈对数线性相关,且NOx排放随火焰温度的变化比单喷嘴小.     

恒定电压下水射流相变及其动力学特性

为了解释水射流等离子体电弧发生的前驱现象,利用FLUENT/MHD软件,在直流电压1.0和1.1 kV下,对同轴圆锥态水射流相变反应器中的水--水蒸气相变过程及其动力学特性加以仿真,揭示了气流通道形成过程中,温度、密度、压力、速度等动力学参数及相互之间的影响.结果表明:水射流气体通道形成之初,内部流速整体趋势随时间增大;温度随时间升高,沿轴线方向温度降低.气流通道形成后,热量向反应器内扩散,通道增宽同时温度下降;通道形成之前,静压强有一段突然增高的现象.     

某多级压气机畸变传递过程中相关参数影响研究

进口畸变是诱发航空压气机内部流动失稳的关键因素,极大地限制了压气机的性能及稳定运行范围.在畸变条件下采用数值模拟及模型分析相结合的方法,建立了一个模型,以某型三级压气机为研究对象,研究畸变传递过程中相关参数影响,计算了畸变强度和畸变范围沿压气机轴向的分布情况.结果表明在进口总压畸变相同的条件下,转速越小,压气机出口畸变强度越小,出口总压分布相对较均匀,出口畸变范围也越小;总压总温畸变,进口畸变范围越大,压气机出口畸变强度越大.不论是总压畸变还是总温畸变,对于该三级压气机,径向畸变的衰减程度比周向畸变衰减程度大.     

应用陷窝技术控制S进气道内流分离的研究

为了减小进气道内流动分离和出口气流畸变,在对S进气道内部流场进行数值研究基础上,应用 "Dimple"陷窝控制技术对S进气道内部分离流动进行了数值模拟和实验研究.结果表明,采用合适构型的"Dimple"陷窝被动控制方案可以明显减小进气道内部流动分离,改善出口压力分布,提高总压损失系数,降低S形进气道出口畸变指数,改善流场品质.     

磁流体条件下气动热特性研究

运用一种适用于高马赫数、低雷诺数流动条件下的磁流体力学(MHD)计算方法研究气动力/热特性.采用经典Hartmann流动验证计算方法的有效性和准确性,通过布置磁场的分布形式、改变磁场强度研究磁场对磁流体流动的影响,包括对激波的控制作用及对壁面压力和热流密度的影响,进而得到磁流体条件下的气动热加热特性.通过研究,得到以下结论:磁场对流动的影响主要通过无量纲互涉参数体现,给定来流条件的情况下,通过提高电导率或增强磁感应强度都可以起到增强磁场效应的效果;磁场对流场作用主要表现为磁阻滞效果,引入磁场后流场变化更为平缓,随着机体内磁场强度增大,激波的脱体位置不断前移、强度逐渐变弱,飞行器表面压力不断升高、热流逐渐下降.     

不同磁感应强度下的磁流体加速实验研究

利用基于激波风洞的磁流体动力技术实验系统,设计了超声速喷管和分段法拉第型试验段,选用合理的电场及磁场方案,开展了不同磁感应强度下的磁流体加速实验研究.当激波管高压段压力1.2 MPa、低压段压力500 Pa,电容充电电压为400 V时,得到的主要实验结论如下:随着磁感应强度增大,加速通道电极间电压增加,电流降低,单个电极的输入功率降低,负载系数略有降低,电效率略有升高；当磁感应强度分别为0.5T、1T、1.5T时,#10电极处超声速气流的电导率分别约为181S/m、81S/m和50 S/m,利用#20电极开路电压的方法评估出口速度增量分别约为16.1％、14.7％、14.3％.电导率对输入功率的影响较大,提高加速效果需要同时提高气流的电导率和通道的电效率.     

电磁力驱动载流金属熔体内速度的差分计算

针对电磁场对熔融流体的作用特性,采用差分方法和人工可压缩法,研究了电磁场对熔融流体速度的控制作用.结果表明:得到了一个控制液流流动的最佳时间段.在此时间段内载流熔液受交流磁场作用时熔体有很好的稳定状态,抑制液流流动的效果最佳,而加稳恒磁场和无磁场作用则无此特性.另外,电磁场可以很好地控制熔融流体的流动性,可以对载流熔体流动起促进或抑制作用,选择的金属物理属性、电磁参数、时间历程等因素都会对熔体的流动速度产生影响.该成果可用在电磁冶金工业中施加电磁场以控制金属熔体流速的目的,具有一定的指导意义和参考价值.     

喉部面积对盘式磁流体发电机性能影响分析

盘式磁流体发电机因其热效率高、功率密度大等优点在空间探测等领域受到了研究学者的广泛关注。在盘式通道中,喷嘴喉部对通道内等离子体具有加速和电离作用,是整个发电系统的关键部件之一。喷嘴喉部面积的变化会改变发电通道中磁流体流动特性及等离子体电离特性,进而影响发电机性能。本文通过非平衡准一维数值模拟分析了喷嘴喉部面积对盘式磁流体发电机性能影响。结果表明：适宜的喷嘴喉部面积可以使发电通道等离子体维持在较高的马赫数下,电子温度适中,电导率较高,可以提高非平衡等离子体电离的稳定性,使发电机具有更高的性能,获得高焓提取率及等熵效率。     

磁流体流动控制在航空工程中的应用与发展

总结了国内外磁流体(MHD)流动控制的研究现状,重点介绍了磁流体流动控制的3个典型实验:调节超音速进气道激波系结构,抑制流体边界层分离,减弱诱导激波强度;对磁流体流动控制机理进行了初步分析,说明放电等离子体能在激励区产生高温等离子体层,由于局部气体高温高压诱导出激波,形成虚拟尖劈,从而改变原有流场结构,施加磁场的主要用途是对放电电弧施加宏观的洛仑兹体积力,控制电弧运动的方向.最后,总结了磁流体流动控制的优势,并对国内MHD流动控制在航空工程上的应用与发展进行了展望.     

介质中的电磁能量密度及其损耗

以电磁场理论为基础,从场与介质相互作用的角度详细分析了介质中电（磁）场能量密度的物理意义,将介质中的电磁能量密度分解为电（磁）场能量密度和介质的极（磁）化能量密度.极（磁）化能量密度决定于极（磁）化强度和外场强度.在交变电（磁）场中产生电磁能量损耗的物理机制是,由于非线性介质中的各种阻尼作用,电（磁）偶极矩跟不上外场的变化而出现弛豫损耗,电磁能量被损耗转换为热能.利用极（磁）化能量密度公式导出在简谐交变外场中电磁能量损耗的平均功率密度表达式,该损耗功率密度与介质的相对介电常数（磁导率）的虚部、外场频率和场强的平方成正比.电磁能量密度时变值分解为场能时变值、极（磁）化能时变值和电磁损耗时变值.     

蝶式感应加热中间包流场与升温特性

针对传统连铸设备中间包钢液入口与浇注口距离近无法安装感应加热装置的问题，设计出一种新型蝶式感应加热中间包，并建立三维非稳态磁-热-流耦合数学模型研究电磁场对蝶式中间包内流场和温度场的影响，得到感应加热功率与升温特性间的关系.结果表明，感应电流在中间包中形成闭合回路且主要集中在通道处.偏心电磁力使得钢液在通道内产生旋流并伴有较大切向速度，流出通道的钢液向浇注室上方运动.中间包过流量为2t/min时，无感应加热情况下出口温降为7K，而有感应加热情况下，当加热功率由600kW增至1000kW，出口温升由8K增至27K.     

磁增注参数的优化

本文以磁感应强度、每个磁化器中磁感应强度的峰数、磁处理次数(级数)和流动速度等为影响因素.以滤膜系数、透光率指数为指标.用正交试验设计法.按L_16(4~4)正交表安排试验.研究了孤东油田磁增注的优化参数.另外.以垢的溶解度和油水界面张力为指标.进行了单因素试验.综合多因素和单因素的试验结果.找出黄河原水和回注污水的磁增注优化参数.提出了磁增注的两级处理方案.按磁增注优化参数进行了矿场试验.取得了好的效果.     

并行输电线路工频电磁场的叠加算法研究

国家标准对单条输电线路的电磁环境进行了规定,但缺乏多条输电线路并行时的电磁场算法及其相关规定.采用国际大电网会议推荐使用的输电线路电磁场计算方法,提出了利用矢量叠加原理计算多条线路并行情况下的电磁场强度算法.以三峡大学南苑留学生公寓旁并行输电线路为例,进行了并行输电线路工频电场、磁场横向分布的理论计算.按照国家标准规定的电磁场测量方法,对线路电磁场横向分布进行了现场实测.理论计算与实验测量结果对比表明,采用矢量叠加原理对3条并行线路工频电场横向分布计算误差最大值为0.45kV/m,工频磁场横向分布计算误差最大值为0.000 3mT.     

聚磁参数对电磁泵磁场强度的影响

直流电磁泵体流槽内部充满导电金属液体，在流槽的左右两侧安装的是直流电磁铁的磁极，两磁极之间形成一个具有一定磁感应强度的磁隙．直流电磁泵的工作参数是电磁铁磁隙间的磁感应强度和流过液态金属的电流密度，电磁泵的流量与磁隙磁感应强度曰的开方根成正比．为此合理的电磁铁结构设计对提高电磁泵的压头和流量有十分重要的意义．本研究对聚磁效应与聚磁头几何参数的关系作进一步研究，寻求聚磁效果与聚磁头几何参数间的规律，为电磁铁的设计提供新的参考依据．     

磁性液体奇异的传热特性

磁性液体相比于传统的传热流体来说具有较高的导热性能和传热性能,其流动和传热过程还可以通过磁场控制,因此,磁性液体为强化传热带来了新的机遇,众多研究学者对磁性液体的传热特性进行了研究.通过对近年来有关磁性液体传热特性方面的研究进行整理和分析,总结了磁性液体导热系数和对流传热的实验研究方法,得到了不同的磁性颗粒参数、温度和磁场等因素对磁性液体传热特性的影响;详细阐述了磁性液体在有无磁场下导热系数的研究结果,并对影响导热系数的机理进行了归纳;阐述了磁性液体的对流传热在实验和数值研究方面的进展;指出了磁性液体在传热特性研究方面的进一步工作方向,并对磁性液体在强化传热和传热设备中的应用进行了展望.