局部高温壁面下复合腔体内传热传质

为研究局部高温壁面下,复合腔体内自然对流及传热传质规律,采用一区域模型整体对腔内温度场、浓度场和流场进行求解.高温壁面无量纲长度A=0.5(A=a/H),局部壁面温度为Th,浓度为Ch;右侧垂直壁面分别为Tc和Cc.对局部高温壁面的相对位置B、多孔结构的孔隙率ε、瑞利数Ra的影响进行综合的数值计算,由数值计算结果得出:局部高温壁面位置不同,腔内流体流动及传热传质不同,B值在0.6附近时对应的平均努赛尔数Nu和平均舍伍德数Sh最大;ε=0.7时Nu出现最小值;Ra对传热传质影响也较大.     

浮环轴承用作内燃机轴承的理论研究

本文对内燃机动载荷浮环主轴承进行了理论计算和分析.结合 S195柴油机的实际主轴承结构,运用 Holland-Butenschn 法进行轴心轨迹的计算,通过热平衡计算决定内外层油膜的粘度比,得到最小油膜厚度、功率损耗、浮环转速和流量的变化规律.计算表明,浮环轴承用作曲轴主轴承,无需改变现有最小油膜厚度的标准即可正常工作;内外层间隙不等时,单纯选取粘度比为1进行计算,与实际情况相差较大.     

不同几何和换热条件下转子风阻的变化规律

在超临界二氧化碳布雷顿循环系统涡轮机械设计中,为提高能量转换效率,需要研究转子风阻的变化规律.针对5 MPa二氧化碳工质在不同转速、不同间隙宽度与转子半径比值以及不同定子壁面换热系数的工况进行数值计算分析.结果表明:在间隙宽度与转子半径比值相同的情况下,转子风阻随着转速的增大而增大;在转速一定的情况下,随着间隙宽度与转子半径比值的增大,转子风阻先减小后增大,在其比值为0.20时转子风阻存在最小值;转子风阻受泰勒涡影响较大,泰勒涡强度越大,摩擦系数越小;转子风阻随定子壁面换热系数的增大而增大,定子壁面换热系数的变化会导致腔室内工质温度的改变,工质热物性的改变是转子风阻随定子壁面换热能力变化的主要原因.     

高速电主轴温度分布及其影响因素

目的分析170SD30电主轴温度场分布情况,为提高主轴加工精度提供理论依据.方法建立电主轴数学模型及1/4三维几何模型,实验验证电主轴模型的可靠性.利用COMSOL软件模拟电主轴的温度分布,研究主轴转速、径向磨削力对电主轴温升的影响.结果电主轴的最高温度出现在后轴承处,温度为47.7℃;电主轴最低温度出现在冷却水水道处,温度为16.2℃;转子到定子间的空气温度迅速递减;在冷却液流量达到0.35 m3/h时,对比电主轴后轴承外表面处温度的实验数据与模拟数据,平均温差为0.25℃,误差为1.3%.结论轴承和转子处于高温区,由于轴承发热率大,而后轴承所处位置的结构不利于散热,导致后轴承温度最高;由于定、转子间隙的传热系数低,致使转子到定子的温度急剧降低;转速对后轴承温升影响最大,而磨削力对前轴承温升影响最大.     

多孔壁入流及其对槽道内主流流动与换热的影响

对带有多孔壁入流的水平槽道内主流气体的流动与换热问题进行了数值模拟。数值计算中将主流区和多孔壁面区进行耦合求解,对多孔壁面内流动和换热、多孔区域的非均匀温度分布、注入率对表面温度的影响等进行了研究。计算结果表明:在多孔壁面内部,冷却气体与多孔壁面内固体颗粒之间存在一定温差,说明在对多孔壁面内部的流动与换热进行体积平均式的宏观数学描述时采用局部非热平衡模型的必要性;在靠近主流气体的多孔壁面孔隙内产生与主流相反方向的速度分量。此外,不同注入率下多孔壁面上表面固体温度的计算值与实验结果基本吻合。     

基于分子动力学模拟的流体剪切力学特性分析

考虑固体壁面对流体分子作用力的影响,建立了两平行壁面-流体系统的分子动力学模型,模拟了壁面切向运动对流体的剪切过程,分析了壁面速度对不同离壁距离流体层微观剪切力学特性的影响,研究了剪应变率、工作压力和温度对流体宏观剪切力学特性的作用规律.研究表明:受到分子无规则热运动的影响,不同离壁距离流体层的剪切应力呈现出波动变化状态,但随着流体剪切运动的增强,剪切应力的波动幅值逐渐减小;当壁面切向运动较大时,近壁层流体在运动速度上与壁面之间易出现较大的滑动,壁面-流体出现边界滑移;工作压力及温度影响着分子间距离,压力升高与温度降低都将减小分子间的距离,从而引起流体黏度与剪切应力的增大.      

人工环境固体壁面对流热量的逆向建模

针对逆向确定人工环境固体壁面对流热量所面临的难题,实现固体壁面对流热量的准确量化。基于温度贡献因子方法,采用优化法与正则化方法相结合的策略,降低优化过程所需的计算量及计算时间,建立根据人工环境内温度测量信息逆向确定固体壁面对流热量的数学模型。将逆模型应用于人工环境中某建筑的一间办公室内,逆模型计算值与实测值之间的均方根误差为0. 73 W。结果表明该逆模型可以准确有效地确定人工环境固体壁面对流热量。     

增压器总体传热研究下的轴承体热应力分析

基于耦合传热理论,建立了废气旁通阀式的涡轮箱模型,并将涡轮箱、隔热罩、轴承体作为一个装配体进行了传热分析,得到了轴承体的温度场和热应力分布.结果表明:温度从涡轮箱至轴承体逐渐降低,呈现明显的温度梯度,涡轮箱的最高温度比初始废气温度低71.5℃左右;由于隔热罩的隔热作用和冷却水、机油的双重冷却作用,轴承体的温度较低;由于轴承体内部和表面区域温差较大,其热应力较高.与实验对比,轴承体温度的仿真值与实验值误差最大为7.2%,说明该仿真方法具有较高的精度,能为增压器的设计和优化提供一定的理论依据.     

一种用于污垢监测的温差热阻新方法

在恒壁温条件下,在结垢过程中,管内流体温度和垢层内壁面温度逐渐降低,会引起流体与内壁面间对流传热热阻增加,因而必须对现有的计算污垢热阻的公式进行修正。综合考虑各种因素,建立了恒壁温条件下计算污垢热阻的改进模型。计算实例表明,其他条件一定时,流体进口温度越低,流量越小,则修正值和修正系数越大。随着结垢过程的进行,修正值增大,修正系数减小。在结垢的初始阶段,修正系数最大,说明应用改进公式计算的结垢诱导期较长,更接近于实际情况。     

亚临界CO2在缩放喷管中降压膨胀的数值模拟

忽略两相间的滑移速度,采用Fluent中的混合模型对亚临界CO2过冷液体进入缩放喷管降压膨胀产生气泡的两相流动过程进行了二维数值模拟.其中,气液两相间单位体积内的质量传递率采用空化模型理论进行计算.计算工况如下:喷管液体CO2进口压力为61MPa,温度为29315K,喷管出口为两相状态.计算结果显示,CO2工质流经喉部时,压力急剧降低,相间的质量传递率达到最大值,CO2工质发生相变;工质进入扩散段后,随着压力降低,气体份额不断增大,喷管出口压力为165MPa时,气体体积份额约为093.数值模拟值与实验值对比结果为,计算压力与实测压力值最大误差不超过101%,计算温度与实测温度值最大误差不超过19%.数值模拟揭示了亚临界CO2在喷管中的气液两相膨胀过程.     

民用大涵道比涡扇发动机性能分析

为了更加深入的了解民用大涵道比涡扇发动机的非设计点性能和引起性能参数变化的原因,文章通过模型民用大涵道比涡扇发动机为载体,采用部件法对其建模,然后对该模型进行仿真计算,研究了大涵道比涡扇发动机在给定控制规律下的转速特性、温度特性、速度特性和高度特性。结果表明,保持其他条件不变,增加发动机低压转子转速,耗油率先减小后增加,先减小主要因为单位推力增加,后增加主要由于油气比增加和涵道比减小,推力则不断增大;保持其他飞行条件不变,增加大气温度,在0 m高度尾喷管中的气体都能完全膨胀,由于单位推力变化量较小,内外涵道空气流量减少较多,因此推力减小;研究速度特性时发现,随着飞行速度增加,单位推力减小是使耗油率增大的主要原因,马赫数小于0.8时,单位推力减小主导了推力减小,马赫数大于0.8时,空气流量增加较大最终导致推力增加;研究高度特性,对采取低雷诺数修正的高度特性进行研究;在高度大于11000 m后,耗油率增加主要是由于低雷诺数导致部件效率降低进而引起油气比的升高,就压气机而言,高压压气机效率的下降大于低压压气机。     

三维传热对推力轴承温度分布影响的研究

针对油膜和瓦体界面上边界条件不确定的对流－导热耦合问题,对推力轴承的油膜和瓦体系统,构造了相应的三维传热计算数学模型,提出了在界面上分区实施温度连续和热流密度连续的逐步迭代求解方法,并对推力轴承的油膜温度分布和瓦面温度分布进行了分析研究。研究表明：三维计算不仅能揭示油膜层与层之间的温度变化关系,同时还能准确地反映瓦面实际温度分布。     

推力轴承试验台数据采集系统的研究

为推力轴承试验台搭建了轴承性能参数数据采集系统,可测量推力轴承的动态油膜压力、温度和轴承载荷数据.通过实验研究了巴氏合金瓦推力轴承启动运行过程,得到了油膜温度和压力的变化规律,探讨了不同载荷和不同转速下对推力轴承油膜温度和压力的影响.     

计入三维热效应对可倾瓦推力轴承动力特性的影响

在考虑三维热效应的情况下,研究线支撑可倾瓦推力轴承的动力特性.建立广义雷诺方程、完整的三维能量方程、瓦体的热传导方程和温粘关系,联立求解非线性偏微分方程组,计算油膜的刚度和阻尼系数.研究表明：温度变化对可倾瓦推力轴承的动力特性有较大影响;与不计入热效应的线支撑可倾瓦推力轴承相比,计入三维热流体的可倾瓦推力轴承的油膜刚度和阻尼系数会增大,其理论计算结果更接近实际工况;随着载荷、入口温度的增加以及转速的减小,油膜的刚度和阻尼也会随之增大.     

二维无旋超音速扩散对称流动控制方程及其特征线方程和相容性方程

通过改变止推气体轴承等间隙的流道结构,对变气膜厚度圆盘止推气体轴承中二维无旋超音速扩散对称流动控制方程进行推导,得出其特征线方程和相容性方程,对所得特征线方程和相容性方程用等间隙气膜内一维超音速流动的解析解进行验算.结果表明,当内点间距合适时,特征线法数值求解与解析解结果十分接近,推导的特征线方程和相容性方程正确.     

中间支撑可倾瓦推力轴承的工作温度

本文详细讨论了中间线支撑(支撑位置为0.5L)可倾瓦推力轴承的工作温度随轴承转速、载荷及流量变化而变化的关系。本文提供了这种轴承在极限支撑位置上轴承热效应的实验数据及分析结果。它也是[7]文的姊妹篇。试验证明,高速低载荷时以推力盘的工作温度近似油膜温度较好,而在低速及高载荷高速时仍应以轴瓦最高温度做近似估计。同时还表明,正确地估计轴承油膜的温升需正确确定油膜的进油口温度,而进油口处的温度将同时受到油腔温度,推力盘温度和热油传递作用的影响。     

新型空气静压推力轴承承载能力的实验研究

用弹性薄板实现的可变均压槽与固定均压槽结合应用的新型空气静压推力轴承具有高刚度的优点,本文运用空气静压推力轴承性能测试试验台测试空气推力轴承的气膜间隙,气膜压力分布,承载能力。对新型气体静压推力轴承的承载能力进行了实验研究和分析,结论证明该新型气体静压推力轴承的计方案能够提高轴承的承载能力。     

基于CFD的纯油润滑滑动轴承数值模拟

应用FLUENT软件中的空穴模型对纯油润滑状态下的滑动轴承进行了数值模拟,给出了轴承的温升值,并与文献实验值对比,吻合良好;进一步计算了不同转速、长径比下,承载力大小与偏心率的关系;给出了不同偏心率下油膜压力分布,并讨论了气相体积分布规律。     

船舶水润滑推力轴承数值分析与计算

为研究三维扇形斜面平台推力瓦的润滑性能,采用数值分析方法,通过Matlab软件计算水膜厚度、压力分布,使用有限元ANSYS软件获得推力瓦位移场和温度场的分布规律.研究表明:推力瓦块的压力呈两边低、中间高的趋势;水膜厚度与瓦块的几何形状有关;瓦块的最高温度和最大压力值均出现在推力瓦周向靠近出水口的位置.     

微型涡轮发动机设计与制造的若干关键技术

分析了微型涡轮发动机不同于宏观尺度的流动和燃烧特性(低雷诺数Re、高马赫数M、高库埃特Couette数和低毕渥Biot数的流动，极小空间超高燃烧负荷率的燃烧)。提出了在微尺度和超高转速条件下，传统的流体动力润滑理论所存在的局限性；研究了利用边界滑移实现微尺度条件下气体动力润滑轴承实现超高转速的可性。基于碳化硅材料在MEMS高温高强度条件下的应用前景，提出将硅基蚀刻与传统的碳化硅反应烧结和磨削加工等工艺进行结合，实现微型涡轮发动机碳化硅材料微细结构的机械加工。