制冷剂两相流音速对引射器喷嘴结构的影响

将液-液引射器内部的喷嘴作为研究对象,建立了喷嘴内气液两相流的非等熵膨胀模型和均相流音速模型.研究了制冷剂R134a和R22在不同喷嘴进出口压降条件下,喷嘴出口气液两相流音速的变化规律.模拟结果表明:随着喷嘴出口饱和温度的降低,喷嘴出口音速缓慢降低,而实际速度快速增大,喷嘴出口处R22的当地音速约为R134a当地音速的1.5倍;当喷嘴入口饱和温度为40℃时,R134a在喷嘴内实际膨胀过程的临界温度为14.5℃;对于高压液体作为工作流体的引射器,其喷嘴宜采用缩放型;当喷嘴入口饱和温度分别为40和50℃时,R22在喷嘴内实际膨胀过程的临界温度分别为-3.5和3.0℃,宜采用渐缩型喷嘴.     

在线监测系统中音速喷嘴的数值模拟分析

为提高在线监测系统(CEMS)中音速喷嘴的计量精度，通过纯气体组分条件下圆环形喉部音速喷嘴的数值模拟研究，建立了关于流出系数与扩散段参数、气体种类以及雷诺数关系的BP神经网络模型，分析了临界背压比与喉部雷诺数的关系，预测了CEMS音速喷嘴的流动特性，并与实验结果进行对比.结果表明，BP神经网络方法与数值模拟方法均可对喷嘴流量进行合理预测，最大误差仅为1.004%.当喷嘴喉径由0.143 2 mm增加至0.350 2 mm时，临界背压比较数值模拟值降低约20%.BP神经网络模型可以快速有效地预测CEMS音速喷嘴采样流量，当雷诺数大于4 000时临界背压比显著下降.     

RFT-2000型透平式热分离机原理及其应用

1,工作原理 RFT-2000型透平式热分离机是由高速旋转的喷嘴和配置在旋转喷嘴四周的接受管组成(见图1).带压气体经转子中心孔进入喷嘴发生膨胀,压力与温度降低,在近喷嘴出口截面处气流速度达到音速,并以一定方向流出喷嘴,进入接受管。 气流对喷嘴产生的推力使喷嘴旋转,依次对每根接受管射气。接受管的一端正对喷嘴出口气流方向,另一端封闭。高速气流进入接受管后压力与温度一般要继续降低,冲击着管内原气体,在接触面前方形成激波,激波以更高的速度向封闭端传播。由于激波压缩使激波和接触而之间的气体压力、温度和密度升高。RFT—2000型热…     

光滑平面推力轴承的热流体动力特性

动压轴承的热流体动力特性是指计入沿膜厚方向的温度分布及油层和固体传热效应后的承载量、摩擦力等特性。本文采取适当的数学模型和方法,求得了推力轴承在广宽参数范围内的热流体动力特性,并提供系统的设计计算资料。将无量纲参数重新组合以便于进行参数分析并可更简洁地表达数据。文中给出了热效应载荷修正系数、最小膜厚修正系数及摩擦力修正系数。这些系数可用来很方便地估算推力轴承的热效应,所得结果与已发表的算例十分接近。     

内燃机缸内近壁气流速度及温度分布特性的数值分析

为解决内燃机缸内近壁处的气体流动和传热问题，研究了内燃机缸内近壁处的气流温度和速度分布特性．以二维可压缩平面边界层流动方程为基础，根据准稳态能量定律的假设，以F因子作为修正系数，建立了曲面边界层的二维模型，并计算了温度和速度边界层在曲面上的分布．结果表明：热边界层和速度边界层的厚度数量级均为10^-3m；壁面温度高处热边界层厚，反之较薄；气流速度梯度较大处速度边界层薄，反之较厚．计算结果得到了激光实验测量结果的验证．     

烛状陶瓷过滤器脉冲反吹过程中气体流动的实验研究（英文）

在脉冲喷嘴的周围,脉冲气体会伴随着低压发生振荡现象.存在着一个有趣的问题,因为它可以通过周围清洁气体的损失来增加脉冲反吹气体的作用.到目前为止,他们所提出的理论在实际操作系统中还没有得到充分的认证.利用陶瓷过滤装置对喷嘴周围脉冲气体的瞬态压力分布进行了研究.在脉冲喷吹过程中,脉冲喷嘴附近压差将被分析,测量最大压差或最小压差,使脉冲气体流动性能被展示出来.在脉冲喷吹的过程中,在喷嘴周围观察到了负压区域的形成.实验结果表明,当脉冲气体离开脉冲喷嘴时,在脉冲气体膨胀扩散过程中,振荡波的脉冲传播被发现,且实验结果与模拟计算结果展示了很好的一致性.     

日光直射下混凝土梁的力学响应

依据热量平衡原理建立混凝土梁结构在等强度日光直射下的瞬态热传导数学模型,依据此模型导出其内部温度场的解析解,由此得到日光直射下混凝土梁在任意时刻的温度分布.通过弹性理论由位移法求解得出梁在该温度场下的温度应力及热变形响应,分析了温度应力随日光照射时间的变化;为验证数学模型的有效性,进行了日光照射模拟实验,采用碳纤维混凝土涂层梁的电热效应使梁内温度场发生变化,并将梁上下表面的温差及梁跨中挠度与模拟实验结果进行了比较;分析了混凝土材料的导热系数对温度应力和变形的影响,由此结果说明可以通过提高混凝土材料的导热系数来减小日照引起的温度应力及变形.     

矿井乏风逆流氧化床温度分布和工作特性研究

为了给矿井乏风逆流氧化装置设计提供理论依据,数值模拟研究了逆流氧化床温度分布和工作特性.结果显示：逆流氧化床内固体蜂窝陶瓷的蓄热和释热效应,使得含甲烷气体成分极低的模拟矿井乏风在其内能够自维持逆流高温氧化.数值模拟中逆流氧化床轴向中心线上M形温度分布特点与实验结果一致.逆流氧化床轴向中心线上温度分布、出口温度值、化学反应速率分布、气固两相间单位容积换热量分布主要受往复半周期、混合气体中甲烷气体质量分数和混合气体质量流量等参数影响.     

四流道喷嘴涡流管能量分离特性的实验研究

以压缩空气为介质,对两种四流道喷嘴涡流管内的温度分布及能量分离特性进行了实验研究,得到涡流管内的温度分布曲线;实验结果表明:随着冷气流分量的增加,冷气流的温度逐渐升高,制热效应增加,制冷效应和冷热分离效应降低,喷嘴形式对涡流管制冷效应影响很大,实验测得的温度分布趋势与理论一致.     

按非Fourier定律分析陶瓷薄膜受热沉积作用的热力耦合问题

考虑热传导的非Fourier定律,并且在温度控制方程中计入应变和应力变化的热效应,在应力本构方程中计入了温度变化的影响,得出了各向同性线性热弹性温度梯度非Fourier物质的热力双向耦合方程,且对有限厚度陶瓷薄膜,给出了边界受单一脉冲热沉积的典型一维瞬态问题的数值结果.讨论了延迟时间对温度增加量和应力分布的影响.主要结论:对陶瓷类介质,由于热渡波速和膨胀波波速有极大的数量级差异,热力耦合对传播速度影响甚微,即以十分接近热波波速和膨胀波波速传播.由于外加作用是以热学量给出的脉冲热沉积,因此传播的主要控制速度是热波波速.传播的力学量属高阶小量.     

基于二维非绝热模型的脉管损失机理研究

基于CFD方法建立80~300 K温区脉管的二维非绝热模型,对不同体积脉管膨胀效率进行模拟计算。根据脉管内的温度分布特性,分析脉管体积与其热损失的内在联系。研究结果表明:脉管的最佳体积应取冷端扫气容积的10~11倍,而不是传统绝热模型给出的3~5倍,实际脉管管壁与气体间非绝热损失的存在使得脉管要达到较高的膨胀效率需采用更大的体积;脉管体积直接影响管壁和管内气体的温度分布,从而影响管壁与气体间的热损失以及气体自身温度不均匀产生的热损失;若对脉管进行一维或绝热假设忽略脉管热损失的影响,则会使脉管尺寸的设计值偏离实际最佳值。     

声速流对钻头温度和压力的影响

气体钻井过程中,喷嘴处容易产生声速流,且在声速流条件下,伴随着压力间断和喷嘴低温,会导致钻头"冰包",环空压力急剧上升而立管却无法检测的现象,容易造成地面及井下事故.以超临界CO2气体钻井为例对钻头渐缩喷嘴压力、温度、流速变化对声速流的影响进行研究.结果表明:气体从喷嘴喷出后,压力急剧降低,体积快速膨胀,产生焦耳汤姆逊效应,使得喷嘴出口温度急剧降低,降低幅度取决于气体性质以及上下游压力比;在进行气体钻井设计时,尤其是需要高压力、大排量喷射钻井时,首先要估算井底压力范围,再计算喷嘴上游临界压力,确定钻头上游安全压力带作为水力参数设计的参考标准,控制好井底与钻头上游之间的压力关系,避免声速流的发生.     

超临界流体技术进行熔融肉豆蔻酸的微粉化

设计和搭建了一套能够进行熔融物制备固体微颗粒的实验装置,利用超临界CO2以及超临界N2制备肉豆蔻酸的超细微粒,研究预膨胀压力、预膨胀温度、喷嘴大小对颗粒大小以及粒径分布的影响.结果表明:在研究范围内,随着预膨胀压力(8～16 MPa)的增加,肉豆蔻酸颗粒粒径变小和粒径分布变窄;随着预膨胀温度(50～70℃)的增加,肉豆蔻酸颗粒粒径变大和粒径分布变宽;喷嘴大小(60～120μm)对肉豆蔻酸颗粒几乎没有影响;使用超临界CO2制备的肉豆蔻酸颗粒形貌为不规则形状,但颗粒可以方便地控制在0.5～2μm内;使用超临界N2制备的肉豆蔻酸颗粒形貌为球状,颗粒可以控制在0.5～20μm内.     

热声谐振管材质的优选设计

从热动力学角度分析了弛豫过程的特征,指出其在不同的热声部件中产生的不同效应.针对热声谐振管,建立了描述弛豫过程的工程化模型,避免了求解气固耦合系统斯托克斯方程组的困难.该模型求得了固体热边界层内的温差分布,得出了与Swift分析等价的优选指标.计算结果表明:采用氦气作气体工质、用聚酯作谐振管时,壁面与气体微团的温差比较大,弛豫引起的耗散较小.因此在做热声谐振管的优化设计时,一定要考虑管材与气体的匹配关系,尽量减小谐振管内的耗散损失.     

晶体半径对LD端面抽运圆柱形晶体热效应的影响

通过对LD端面抽运棒状Nd:YAG晶体的热效应进行理论分析,考虑晶体内部抽运光束分布及连续抽运过程中晶体周边与冷却液之间的对流传热,建立了更为合理的边界条件,得出更符合实际的晶体的温度分布场,计算了晶体半径以及晶体散热面积对热效应的影响.研究结果表明,减小晶体半径晶体中心与表面的温度差均减小,热焦距增大,晶体热效应降低;增大晶体散热面积虽然降低晶体内部温度场,但由于端面抽运的特点导致晶体中心附近温度变化率增加,反而使热焦距减小,加剧了晶体热效应.     

氮气辅助微粒形成技术制备脂肪酸微粒

建立气体饱和溶液微粒形成技术的实验装置,研究在N2辅助下利用该装置获取脂肪酸(月桂酸和肉豆蔻酸)微粒,探讨预膨胀压力、预膨胀温度和喷嘴直径对脂肪酸微粒的粒径以及粒径分布的影响.结果表明,用N2取代CO2可以获取平均直径约10~50μm,形貌基本上为球形的脂肪酸微粒.对两种脂肪酸微粒化的研究表明,在实验考察的压力范围内,微粒的平均粒径随着预膨胀压力的增大而明显减小,其粒径分布随压力的升高而变窄.对月桂酸微粒化的研究表明,随预膨胀温度的升高,微粒平均直径略微增大,粒径分布相差不多.对肉豆蔻酸微粒化的研究表明,微粒的平均粒径随着喷嘴直径减小而减小,其粒径分布随喷嘴直径减小而变窄.     

音速喷嘴内水蒸气自发凝结流动自激振荡和分歧现象

气体在喷嘴中流动伴有很大的温降,会使其中的水蒸气发生凝结,并对其计量产生影响.针对音速喷嘴中过热水蒸气自发凝结流动产生的非稳态自激振荡和流动分歧现象,建立了考虑黏性的水蒸气自发凝结数值模型;根据凝结诱导的气动激波的振荡幅度将自激振荡分为3种不同的模式,其中模式Ⅲ的压力波动会波及喉部上方,且会出现非对称流动分歧现象,而模式Ⅰ中气动激波仅在平衡位置附近小幅度振荡;最后研究了自激振荡对喷嘴的质量流量的影响,并给出了相应的修正系数,最小值为0.988,需要加以重视.     

高超声速流动上仰异常现象关键因素数值研究

高温真实气体效应所引起气体比热比γ的降低被认为是导致航天飞机"上仰异常"的主要原因.为详细研究此问题,本文数值求解了Euler方程,化学反应源项采用有限速率模型,考虑了5个组分、17个基元反应.研究结果表明采用低比热比气体CF4作为实验气体会导致膨胀区的压力分布与真实气体效应的影响规律不一致,并不能反映出"上仰异常"现象的本质.在高温真实气体效应的影响下,化学反应所带来的影响大于振动激发的影响,对于y方向半模压力积分Cay来说是3.8倍,而对于半模力矩积分系数Cam来说是1.7倍.对比分析表明,热化学反应导致的比热比分布不均衡是导致"上仰异常"现象出现的根本原因.     

考虑蒙皮透射率的飞艇热力学模型及其热特性

以平流层飞艇为研究对象,在考虑飞艇表面蒙皮的透射特性以及内部填充气体对辐射的吸收率与发射率的基础上,推导出飞艇表面蒙皮及内部填充气体的热力学方程.通过有限拆分法建立了考虑蒙皮透射率的飞艇热力学仿真模型,并分析比较了典型蒙皮材料下飞艇的热力学特性.通过将飞艇外形建模和表面离散化处理,针对每个单元和内部填充气体进行瞬态热特性数值计算,分析了仿真模型中网格划分及时间步长对计算结果的影响.通过相关实验数据对所建立的模型及其求解方法的可靠有效性进行了验证,分析比较了不同特性蒙皮材料的飞艇热特性及其变化规律.     

大跨屋盖结构风荷载特性的试验研究

在大气边界层风洞中通过模拟大气边界层风场对广州国际会展中心模型进行风压分布风洞试验.得到了平均风压系数、极小风压系数的等值线图,同时分析了位于高湍流区域的大跨屋盖的平均风压和脉动风压分布特性、相干特性以及相关系数.研究结果表明:负风压主要发生在迎风角区,但在下风向会出现正压力;脉动风压相干性随着频率与距离的增大而减小.