二次加湿蒸发降温系统性能研究

构建了二次加湿蒸发降温装置,对系统的性能进行了实验研究.研究结果表明:在风速一定的条件下,入口空气干球温度越高,相对湿度越低,冷却效率越高,制冷效果越好;在干湿球温度一定的条件下,入口风速越大,冷却效率越低,当风速超过3.5m/s时,冷却效率低于63%;同等条件下,二次加湿蒸发降温系统的出口温降比直接蒸发冷却系统的出口温降平均高2℃左右,加湿量增加5%～10%,冷却效率提高4%～10%.     

船用燃气轮机红外抑制器的实验研究

采用可调节高度的支架,针对船用燃气轮机红外抑制器的喷管与混合管间距对抑制器引射性能的影响进行了热态实验.同时,实验了不同收缩比的喷管对其引射性能的影响,测量了抑制器出口截面直径方向上的压力和温度分布以及主流入口静压.结果表明:热态情况下喷管和混合管间距与混合管直径的比值a/D=0.875左右时,抑制器出口中心区排气温度最低.减小波瓣喷管出口与入口截面积比值（收缩比）Aout/Ain,有利于降低抑制器排气温度,但也将增大抑制器的阻力.     

喷管入口气温影响下的射流流场及声场特性

为了研究亚声速喷管入口气温对射流流场及声场的影响,建立了亚声速喷管计算模型,在与实验及模拟数据对比验证的基础上,分别计算了不同喷管入口气温作用下的喷管外流场和远场噪声,探究了喷管入口气温改变时喷管出口射流速度沿轴向及径向的分布规律以及喷管出口轴线上射流温度的变化特性,同时也分析了喷管入口气温对射流流场发展和远场噪声的影响。研究结果表明:射流温度增加会较为显著地缩短势流核心区域长度,势流核心区域宽度会有少许降低;射流轴线上的静温和总温在喷管后一定距离存在一个温度上升过程,各工况静温最高处比总温最高处有延后,且射流温度越高,温度开始上升位置越接近喷管出口;温度的升高对不同频率噪声影响有很大差别,降低工质入口温度有利于降噪。该研究内容为进一步探究射流噪声形成机制打下基础,同时也可为喷流噪声的控制提供新的思路。     

缩放式喷管燃烧器及其数值模拟

介绍了一种具有自回流能力的缩放式喷管燃烧器的基本结构及工作原理.运用k-ε模型,对喷管燃烧器喉部直径、喉部开孔率及外罩壳长度等结构参数对燃烧器回流特性的影响进行了数值模拟.数值模拟结果表明,当喷管燃烧器入口气流速度在30~55 m/s时,介质回流率近似一常数,喷管喉部开孔率及外罩壳长度存在一个使回流能力达最大的最佳值.     

氧枪喷头内部流场的仿真研究

利用流体分析软件CFD对氧枪喷头内部流动状况进行了模拟计算,对喷头结构变化对喷头内部流场分布的影响和喷管内的壅塞现象进行了研究分析,为设计氧枪喷头和操作、使用氧枪提供参考依据。研究结果表明:喷管收缩段、扩张段、出口直径尺寸确定时,改变入口直径仅对收缩段内流场有影响,而对喉口和扩张段内流场无显著影响;喉口部位达到超音速时,仅增加入口滞止温度则出口质量流量减小,此时,发生热壅塞现象;若增加入口滞止压力则出口质量流量增大,因此工业生产中应适当提高入口滞止压力,来避免壅塞现象的发生。     

收缩扩张喷管中稀疏颗粒加速运动及喉道优化

直升机、运输机在简易场地起降过程中,发动机可吸入的二氧化硅等微小颗粒,对叶片造成冲击磨损,冲击速度可达200m/s以上。冲蚀试验常采用直喷管加速固体颗粒,在入口总压为0.6 MPa时,颗粒速度难以达到200m/s。为更有效地加速颗粒,采用超音速收缩-扩张喷管,通过数值模拟研究了该喷管对稀疏二氧化硅颗粒的加速运动,并利用实验验证了数值模拟的准确性。在此基础上,对喉道尺寸进行优化以提高喷管对颗粒的加速性能。结果表明:收缩-扩张喷管对颗粒的加速主要发生在扩张段,管内激波不会引起颗粒速度的震荡,颗粒的加速度与气流、颗粒之间的相对速度以及气流的密度有关;在入口总压为0.6 MPa的条件下复现5级砂尘环境,喉道半径为0.001 6m的喷管加速效果最佳,可获得的颗粒速度达到218m/s。     

日光温室热湿环境作用下土壤-空气换热器动态换热特性的试验研究

针对土壤-空气换热器空气降温运行时的换热特性进行了试验研究,分析了入口空气温度和换热管长度对土壤-空气换热器出口空气温度和单位管长换热量的影响;并结合空气在换热管内的降温数据,采用非线性回归方法建立了换热管出口空气温度与入口空气温湿度、换热管长度、管内空气平均流速的函数关系式;并验证了其准确性。试验结果表明,换热管越长,管内流速越低时,出口空气温度越小,波动幅度也越小;土壤-空气换热器进出口空气温差与入口空气流速成反比,而单位管长换热量与入口空气流速成正比。当管内空气平均流速从4.5 m/s降至0.5 m/s时,进出口空气温差从3.97℃升至6.18℃,而单位管长换热量从11.59 W/m减至1.79 W/m。从增强土壤-空气换热器整体换热性能的角度考虑,管内最佳空气平均流速为5.9 m/s。研究结果对于土壤-空气换热器的结构设计优化和换热性能提高具有重要的理论和实际意义。     

湿法电除尘器内喷雾过程雾滴运动特点数值分析

湿法电除尘器运行时,其雾化液滴的运动情况直接影响颗粒物的脱除效率,通过CPFD方法计算了卧式湿法电除尘器入口风速为1 m/s、2 m/s、3.5 m/s时的喷雾过程,研究了液滴运动形态、雾滴浓度分布、速度分布等。发现不同入口烟气速度时雾化液滴在气流出口位置均出现不同程度回流,以及形成的雾滴"空白"区域也存在差异。研究结果为卧式湿法电除尘的优化研究提供有价值的信息。     

水工质微波等离子推力器喷管流场及推力性能研究

采用Delaunay方法生成三角形单元的非结构网格离散计算区域,利用格心有限体积法对水工质微波等离子推力器喷管流场和推力性能进行了数值模拟.揭示了水工质微波等离子推力器喷管的流动规律.研究结果表明:在喷管入口压强为0.35 MPa时,增加工质气体的总温,可以提高推力器的比冲,同时推力的变化很小.在收敛角和扩张角不变的情况下减小喷管喉径,能够略微提高推力器的比冲.而推力器腔体内压强变化很大.保持喷管喉径和出口直径不变,在喷管扩张半角从10°增大到40°的过程中,推力器的比冲和推力先增大后减小;扩张半角为17°时,推力器性能最佳.     

开式通道内液氮喷雾的降温特性

为了研究液氮喷雾参数对环境模拟空间温度分布的影响,首先搭建了由液氮喷雾系统和低温测试系统构成的开式通道液氮喷雾冷却实验系统,利用CFD软件针对开式空气回路系统中实验段建立了三维液氮喷雾数值模型,采用欧拉-拉格朗日方法进行液氮喷雾模拟研究,最后进行了实验验证,分析了喷雾质量流量、粒径、喷嘴数量和气流速度对液氮喷雾蒸发和空间温度分布的影响。研究结果表明:随着液氮喷雾液滴直径的减小,液氮与环境气流的换热面积增加,换热效率提高,降温效果改善;当液氮喷雾质量流量增加时,单位时间内喷入空间的液氮量越多,蒸发率越大,冷却效果越好,空间及出口截面的温降越大,但降温速率的增加趋缓;随着喷嘴数量的增加,液氮蒸发量和蒸发率增加,降温效果改善,出口截面温降增加,但出口截面温度分布均匀性会受到喷嘴布置位置的影响;当喷嘴数量增加到一定程度时,液氮的蒸发和降温几乎不受影响;随气流速度增大,液氮的蒸发量和蒸发率逐渐减小,出口截面的平均温度较高。为了增强液氮的蒸发量并强化空间的降温效果,可增加液氮喷雾流量、减小喷雾粒径和气流速度,以及适当增加喷嘴数量,同时需考虑多喷嘴的布置位置。     

基于中高温冷凝热再生的溶液再生器模拟

为探究不同入口参数对溶液除湿再生量的影响,提出一种溶液除湿与中高温热泵耦合的空调系统,将中高温热泵的冷凝热应用于溶液除湿空调系统的溶液再生。通过建立溶液除湿再生器仿真计算模型,研究了不同入口溶液和空气参数下溶液出口浓度和再生器内温度分布情况,并与中低温冷凝热再生进行对比。结果表明:随着空气入口侧风量、溶液入口侧温度、溶液入口侧流量的增加再生量呈上升趋势;随溶液入口侧浓度的增加再生量呈下降趋势;在80℃附近的冷凝热溶液再生量比40℃时高1. 5～1. 9 g/s。     

基于Fluent的清洗道路标线喷嘴的仿真分析

为了研究高压水射流清洗道路标线的效果,利用Fluent软件对清洗道路标线的喷嘴进行模拟仿真分析.研究了高压水射流喷嘴不同入口压力、不同入口直径、不同收缩角和不同冲击角度对清洗效果的影响.最终选择喷嘴出口直径d=1 mm,入口直径D=5 mm,收缩角α=30°,长径比l/d=3,用来建立喷嘴内外流场的仿真模型.结果表明:在入口压力为100 MPa和冲击角度为30°的条件下,沿着路面方向的高压水射流具有更大的能量和速度,能够较好的清洗路面标线.     

前混合磨料水射流除鳞喷嘴混合腔内部流场

基于计算流体动力学多相流混合物模型,应用FLUENT软件对前混合磨料水射流除鳞喷嘴高压水与磨料混合腔内部流场进行数值模拟.比较了不同进料方式对流场均匀性的影响.分析了两侧为高压水入口条件下,磨料入口直径、高压水入口直径、高压水入口位置和角度以及收缩段锥角对流场混合均匀性的影响,得到了影响混合腔内部流场混合均匀性的合理结构参数.数值计算结果表明:入口速度一定的条件下,磨料中进式喷嘴混合腔的混合均匀性优于磨料侧进式喷嘴混合腔.随磨料入口和高压水入口直径增加,混合腔出口的射流速度均增加,但随高压水入口直径增加导致出口磨料浓度呈先增后减的趋势,磨料入口与高压水入口合理的质量流量比值约为3∶4,两侧高压水入口位置对流场混合均匀性影响较小,高压水入口角度和收缩段锥角均为30°时流场性能更佳.     

气流入口条件对低旋流燃烧火焰稳定性的影响

为了研究低旋流燃烧器在喷嘴出口气流平均速度为10.12~19.12m/s、入口温度为300~500K、入口压力为101.325~8×101.325kPa条件下的火焰稳定性,对当量比为0.7的甲烷空气预混气体进行了数值模拟,分析了低旋流燃烧器的流场结构及火焰特性,揭示了燃烧稳定的根本原因。结果表明:低旋流燃烧器流场结构受气流入口条件的影响较小,且能够保持自相似特性;轴向和径向速度延伸率以及虚拟原点的位置基本不受气流入口条件的影响;低旋流燃烧器流场随喷嘴出口气流平均速度、入口压力的增加,回火的可能性减小,随入口温度的提高,回火的可能性增大。综合而言,低旋流燃烧器能够在较宽气流入口条件下保持火焰锋面稳定,有利于燃烧器的稳定工作。     

串联型复合式冷却塔数学模型及试验验证

构造串联型干湿结合复合式冷却塔的数学模型,利用Matlab软件进行模拟计算,搭建试验台进行试验研究.结果显示:随着截面风速增加,冷却水进出口温差逐渐增大,而出口空气温度基本不变,焓值减小,喷淋水量对冷却水进出口温差有显著影响,但对出口空气温度和焓值影响较小.模拟计算结果与试验测试值的最大相对误差不超过12%,说明该数学模型精度满足工程计算要求.利用该数学模型计算并分析了喷淋水量为2.1m~3/h和截面风速为3.0m/s时各参数随冷却塔高度的分布情况,结果显示:空气焓值随冷却塔高度增加而增加;空气温度在蒸发冷却段基本不变而在翅片管段显著增加,冷却水在翅片管段温降占总温降的36%左右;喷淋水流经填料层后温度降低,而在光管蒸发冷却段呈现先升温后降温现象.     

塑料瓶空调降温效果实验与分析

针对在墙壁上镶嵌塑料瓶对室内进行制冷的方法,该文制作了原理性模型,并利用模型进行试验,试验结果表明在出风口风速在2m/s(相当于2级风速)及以下的情况下,装置的降温效果在温度计误差范围内(小于1℃)。基于渐缩喷管理论对该方法进行分析,分析结果与实验结果相符,达到5℃的降温效果需要风速约100m/s(远超12级风速)。可见,该方法在现实生活中无明显实用价值。     

基于有限元分析的中间坯温度预报策略

在辊道运输过程中,中间坯上、下表面的换热边界条件不同,使表面温降过程存在差异,影响到精轧入口温度的预报,对厚度设定模型的精度也会产生影响。为提高模型精度,采用有限元法对传热过程进行系统分析,基于分析获得轧件辊道停留时间、粗轧出口温度及轧件厚度对表面温度的影响规律,进一步通过拟合得到轧件到达精轧入口时表面温度,并对轧件平均温度预报模型进行优化。研究结果表明:优化模型的预测精度能够有效满足实际控制要求。     

先进冷却系统供水管路及喷嘴集管出口流速均匀性研究

根据现场实测数据对先进冷却系统(ADCOS)喷嘴集管及供水管路流场进行有限元计算,对流量分配管和喷嘴供水管在不同直径、不同入口流速条件下的流体状态进行了对比分析,得到了满足喷嘴集管需求的喷嘴供水管直径,为喷嘴集管的入口流态均匀性提供了保证,并研究了在此入口条件下具备多层阻尼结构的喷嘴集管的稳态流场状态,经过对喷嘴出口流速数据进行分析,可看出在设备能力区间,喷嘴集管出口流速具有良好的均匀性,标准差最大为02692,最小为00982.     

自激振荡结构射流喷管内水声学特性研究

利用流体瞬变流和水声学理论建立了喷管内水声学特性的特征方程，并给出了数值解。分析了外界扰动波在喷管内的传播规律。为优化设计喷管结构和实现无源控制射流流场提供了理论依据。计算结果表明。在钻头体有限空间内安装自激振荡结构射流喷管；管子阶数不宜超过２．喷管出口直径最好在３～７ｍｍ内。     

自激振荡结构射流喷管内水声学特性研究

利用流体瞬变流和水声学理论建立了喷管内水声学特性的特征议程，并给出了数值解，分析了外界扰动波在喷管内的传播规律，为优化设计喷管结构和实现无源控制射液流场提供了理论依据，计算结果表明，在钻头体有限空间内安装自激振荡结构射流喷管，管子阶数不宜超过２，喷管管出口直径最好在３－７ｍｍ内。