基于流阻率的吸声材料声学性能研究

运用加权残值法建立了两种介质相互作用的声学有限元计算方程式. 基于多孔纤维材料等效流体的经验公式,分析了复声速和复密度相对流阻率的变化规律. 针对不同多孔吸声材料结构布置形式,采用上述有限元计算方程和经验公式,计算得到随流阻率变化的传递损失. 结果表明,空气滤清器型结构传递损失随流阻率增加而增加;阻性消声器型结构传递损失随流阻率而变化的规律复杂,在计算频段内存在峰值.     

砷化镓隧道二极管伏安特性的若干研究

本文报导了砷化镓隧道二极管的峰值电流I_p,谷值电流I_v,峰值电压V_p,谷值电压V_v四参数温度关系的实验结果;(温度取77°K、195°K、296°K、365°K等四个固定点)分析了砷化镓隧道二极管的反向伏安特性,分析表明:反向伏安特性可用Chynoweth等提出的内场发射电流表示式来描写;也初步分析了正向负阻区后较大偏压范围内的伏安特性.     

烟气挡板流动特性的数值模拟

为了优化烟气挡板的工作开度区间以提高锅炉热效率和适应调峰的能力,在烟气速度为18m/s的条件下,分别模拟了某烟气挡板在开度10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°和90°下的速度云图、压力云图、流阻系数和流量系数,并评价了烟气挡板的流动特性。研究结果表明:随着挡板开度的增大,下游烟气的速度场和压力场的均匀性逐渐变好,流阻系数先快速后缓慢地减小,而流量系数则先缓慢后快速地增加;当挡板全开时,挡板的阻力小于100Pa,流阻系数小于1.08;在余热利用装置的引风机全压为1 000Pa,挡板开度介于17°～80°范围内时,烟气流量随挡板开度的变化特性良好。综合考虑挡板的流阻系数特性,建议该挡板的常用工作开度区间为40°～80°。     

固液两相流粒子冲蚀钻头内流道磨损

针对固液两相流粒子冲蚀钻头内流道磨损机制,应用固液两相流离散相模型(discrete phase model,DPM),建立钻头内流道冲蚀磨损的物理模型,获得粒子参数对内流道磨损的影响规律,并进行室内实验,验证DPM模型的有效性。研究结果表明:粒子对钻头内流道冲蚀磨损主要分布在内流道收缩面,越靠近钻头中心轴线,磨损率越大;随粒子入口速度的增大,内流道平均磨损率增大;随粒子直径的增大,内流道平均磨损率先减小后增大,最后趋于稳定,当直径为2.0 mm时平均磨损率最小;随粒子体积分数的增大,内流道平均磨损率近似呈直线增加;当粒子入口角度为50°时,内流道平均磨损率最大;压力对于内流道磨损影响较小;进行100 h磨损实验后,钻头内流道的磨损率减小了0.80%。     

斜日字布管螺旋折流板电加热器热力性能数值模拟

斜日字布管三分螺旋折流板电加热器是针对现有分层环形布管弓形折流板电加热器存在的传热系数偏低和管间距不统一的缺陷而设计的一种正三角形布管的新型方案.对5种由27根16mm的U形管按斜日字布管的倾斜角为15°,20°三分螺旋折流板电加热器和2种由30根16 mm的U形管分层环形布管不同板间距的弓形折流板方案进行了流动与传热性能及表面温度均匀性的数值模拟和对比.流体为压缩氮气的计算结果表明:与性能相对较高的板间距200 mm弓形折流板方案相比,有效加热面积仅为68.5%的15°三分螺旋折流板电加热器的表面平均温度、最高温度分别降低了31.7,50.7 K,平均换热系数和综合指标h·Δp-1/3分别提高了68.2%,34.3%.     

缝隙式回热器损失计算方法的探讨

本文对缝隙式回热器作了初步的研究.在对缝隙式回热器内流动及传热过程分析的基础上,提出了缝隙式回热器损失的计算方法。并指出,在缝隙式回热器中,其损失随着转速及充气压力的增加而迅速增加,其增加速率大于理论制冷量的增加速率;缝隙式回热器在低速下运行能相对地减少损失,提高其效率。把理论计算结果和试验曲线作了比较,两者基本上符合。从而证明,所提出的损失计算方法基本上能适用于缝隙式回热器损失的初步计算。     

小型直喷柴油机燃用生物柴油的放热规律

利用发动机试验台架和燃烧分析仪,测录了燃烧压力随曲轴转角的变化关系,计算并对比分析了发动机燃用生物柴油和柴油时的燃烧放热规律.结果表明:与燃用柴油相比,生物柴油的最高燃烧压力和最大压力升高率在低速、小负荷时明显较高;在高速、小负荷时与柴油发动机的基本相同;在大负荷时低于柴油机的水平,对应的曲轴转角略有提前;生物柴油的瞬时燃烧放热率峰值随转速和负荷的变化趋势与最高燃烧压力基本相同,对应的曲轴转角提前2° CA～3° CA;生物柴油的燃烧始点比柴油早1° CA～2° CA,整个燃烧过程有所前移;生物柴油发动机在小负荷时工作粗暴,而在大负荷时工作柔和.     

1000MW超超临界二次再热汽轮机系统(火用)分析

针对1 000 MW超超临界二次再热机组的汽轮机系统进行不同负荷的?分析.根据?平衡方程,利用?损失和?效率,阐述不同负荷条件下汽轮机系统的性能并确定能量损失部位.结果表明:在不同负荷条件下,汽轮机的?损失最大,主要集中在超高压缸和低压缸,该汽轮机?效率较高且稳定;该机组回热系统的?损失集中在1#,3#高压回热加热器和6#,7#及9#低压回热加热器,高压加热器的?效率高且不随负荷波动,低压加热器的?效率较低且随负荷的变化而变化,虽然两部分的热力学完善度不同,但不同负荷均具有较好的性能;凝汽器的?损失很小,约为汽轮机的20%,且随着负荷的降低明显减小,可见该机组凝汽器能量利用率较高.     

轮廓度与扭转角偏差对压气机气动性能的影响

压气机叶片实际加工过程中,会出现叶片轮廓度、扭转角等加工超差,对压气机气动性能产生影响。采用S1流面计算和三维数值计算的方法分别研究了轮廓度及扭转角偏差对亚音速压气机气动性能的影响,计算结果表明:轮廓度增大,叶型最小损失值增大;堵点流量逐渐降低,轮廓度为0. 08 mm时,堵点流量减小了1%;峰值效率逐渐降低,但降低幅度较小。扭转角偏差对性能的影响来自于前缘偏转对进口喉道面积与尾缘偏转对叶片出口气流角的改变;扭转角偏差对叶型最小损失值影响不大,±0. 35°扭转角偏差范围对叶片的低损失攻角范围影响较小;扭转角向前缘打开方向增大,流量-压比特性线向右上方平移;扭转角向前缘关闭方向增大,流量-压比特性线向左下方平移;扭转角偏差0. 35°,最大流量减小了0. 67%;扭转角偏差对峰值效率点的影响微弱。     

带60°肋和出流孔的矩形通道端壁换热特性研究

根据相似理论放大的模型,采用热色液晶瞬态测量技术研究带有60°肋和单排溢流孔的内流通道的换热特性,分析主流雷诺数和出流比对壁面对流换热的影响规律.矩形内流通道进口雷诺数变化范围是20 000～80 000,通道出流比变化范围是0～0.6.实验结果表明:出流作用使出流孔附近区域的换热得到了强化;主流雷诺数一定时,随出流比的提高,壁面平均换热系数和增强系数都先略微增大后逐渐减小;出流比一定时,随雷诺数的增加,端壁平均换热系数基本呈线性增加,而换热增强系数则减小.     

板式热交换器流动分布的理论分析与实验研究

板式热交换器和相同形状波纹槽道的流阻和传热有较大的差距 ,通过流型观测发现板式热交换器内的流量分配不均匀 ,偏流的存在降低了板式热交换器的传热性能 ,增大了流阻 .在压力降测试的基础上 ,提出了单元流路分析的原理和方法 ,能够定量计算板式热交换器内的流量分布 ,并计算了BR10和BR12两种板式热交换器 .计算表明 ,进出口段的波纹形式能显著地影响板式热交换器内的流量偏差 .误差分析验证了单元流路分析结果的可靠性 .     

采用鲸鱼算法的可控扩散叶型优化设计

为提升可控扩散叶型MANGHH在高空低雷诺数条件下的气动性能,建立了一套结合类别形状函数变换方法、S1流面求解程序、鲸鱼优化算法的优化设计系统,具有参数较少、易于实现、求解快速等优势。经单峰函数和多峰函数测试表明,鲸鱼优化算法的寻优能力明显高于粒子群优化算法和引力搜索算法。研究表明:与初始叶型相比,优化叶型在-4°、0°、6°攻角下总压损失分别降低了55.9%、16.1%、16.3%;在不同的攻角下,优化叶型吸力面的载荷峰值前移,减缓了边界层位移厚度的增长速率,削弱了尾缘附近的流动分离,并且随着来流马赫数的增大,优化叶型的总压损失减小幅度增大;随着来流湍流度的增大,初始叶型的总压损失先减小后增大,优化叶型的总压损失由于湍流耗散能力增强而增大,但总压损失始终低于初始叶型,气动性能显著提升。     

吸声材料参数对阻性消声器传递损失影响的数值研究

采用改进的Johnson-Allard等效流体模型描述阻性消声器中吸声材料,通过LMS Virtual lab声学有限元分别研究材料的流阻率、孔隙率、形状因子、黏性及热特征长度对阻性消声器传递损失的影响。结果表明材料流阻率越大,两种特征长度越小,消声器传递损失越大;随材料形状因子增大,消声器传递损失曲线向低频段压缩,可根据目标噪声频域特性选择合适的形状因子;常规范围内,孔隙率对传递损失影响很小。这些结果为合理选择吸声材料、优化消声器消声性能提供了参考。     

结构参数对交错百叶折流板管壳式换热器性能影响的研究

研究了不同百叶折流板倾角α、不同相邻百叶折流板组夹角β对交错百叶折流板管壳式换热器性能的影响。结果表明,交错百叶折流板换热器的壳侧压降随百叶折流板倾角α的增大逐渐降低,随相邻百叶折流板组夹角β的增大逐渐增加。与弓形折流板换热器相比,百叶折流板倾角为75°时压降最明显,降低幅度为79.26%～79.61%;相邻百叶折流板组夹角为15°时压降最明显,降低幅度为76.65%～77.12%.当百叶折流板倾角α大于45°时,交错百叶折流板换热器的单位泵功换热系数随倾角α的增大而减小。与弓形折流板换热器相比,百叶折流板倾角和相邻百叶折流板组夹角都为45°时,新型换热器的综合性能最好,增加幅度为79.49%～118.70%.     

冲击荷载下含裂纹缺口三点弯动态断裂实验

为研究缺口大小对含裂纹缺口构件动态断裂的影响,采用动态光弹性实验方法,对含裂纹缺口试件进行了冲击实验.基于冲击断裂过程中试件的等差条纹变化图片和动态应变仪采集的应变数据,分析了冲击荷载下裂纹尖端的动态应力强度因子、裂纹扩展速度和锤头应变的变化规律.结果表明:不同缺口角度试件受到冲击荷载后,应力强度因子的变化随时间变化的趋势基本一致,应力强度因子的峰值随角度增大而增大,应力强度因子的峰值在缺口角度大于90°后增大更显著;锤头应变都表现出先压缩后拉伸然后逐渐震荡趋于平缓的变化规律,当缺口角度大于90°时,锤头的最大压应变增长趋势显著增加;不同缺口角度试件的裂纹扩展速度随时间变化规律基本一致,但当缺口角度大于90°之后,试件的起裂时间显著延长.由此得出结论:当缺口角度对含裂纹缺口构件的动态断裂有一定影响,当缺口角度小于90°时影响不显著,当缺口角度大于90°时起裂难度显著增加.     

空气源跨临界CO_2热泵中回热器影响的研究

为了研究回热器对空气源跨临界CO_2热泵系统运行情况的影响,以及回热器是否适用于跨临界CO_2热泵,进行了理论和实验两方面的研究。基于热力学分析方法对不同气体冷却器出口温度、排气压力下回热器效率的影响进行了理论研究,结果表明回热器提升系统性能系数与否取决于气体冷却器出口温度,气冷出口温度较高时,回热器效率增大才能提高性能系数。实验则在跨临界CO_2热泵样机上进行,结果表明:应用回热器可降低系统最优排气压力,降低幅度随环境温度降低以及进出水温度升高而增大;采用回热器可减少最优排压下系统功耗、提高系统性能系数,但对制热量影响趋势不定,在本实验中性能系数最多提升6.65%,功耗最多降低6.22%;虽然回热器的应用能提高系统性能系数,但同时也将导致系统排气温度增大,所以不适宜在低环境温度工况下使用。对理论和实验分析结果的差异进行了讨论,同时建立了最优排压降低值与环境温度、进出水温度之间的实验关联式来数值化地体现回热器对系统排气压力的影响,对回热器在工程中实际应用具有一定的参考意义。     

回热器对电动汽车跨临界CO_2制冷系统影响的实验研究

针对跨临界CO_2汽车空调系统制冷性能较差的问题,分析了回热器大小对系统性能和运行参数的影响,在汽车空调测试环境实验室中搭建了一个可变回热量的跨临界CO_2制冷系统实验台,在35、38和41℃环境温度下,保持压缩机转速为3 500r/min,通过旁通阀调节回热量,测量了不同排气压力下全回风系统的稳态性能,分析了回热量对系统制冷量和能效比的提升作用,以及对压缩机运行参数的影响。结果表明:排气压力为10 MPa时,35、38和41℃下,使用回热器后系统的最大能效比分别提高了14.2%、23.3%和33.2%,制冷量也增加了14.3%～33.3%;使用回热器可以改善换热器压力损失,但同时会引起排气温度升高;相同温度下,系统最大回热度一般随环境温度升高而减小;回热器的使用可以有效提高系统性能,但也会引起压缩机压比增大和排气温度的上升。在跨临界CO_2制冷循环的回热器大小设计时,需要兼顾性能和安全。     

Streamline Pattern Analysis and Numerical Simulation of Rectangular Cavity Driven Flows with Two opposite Moving Walls

研究了矩形腔双壁等速反向驱动流涡结构特性。采用非线性动力学方法,对远离边界的二维不可压缩流动线性退化奇点进行了分析,分别获得了正形四阶和正形六阶的局部流型和分岔;采用计算流体动力学方法,对不同深宽比矩形腔上下壁反向驱动低雷诺数流动进行了数值模拟,给出了涡结构演化过程中的临界深宽比、流型及其分岔图。数值模拟结果揭示出随深宽比的增加,腔内流型具有周期性和自相似性的变化特征。由鞍点和中心构成的局部流型在低雷诺数流动中是实际存在的。     

矩形窄通道内CHF点的数值模拟

采用VOF多相流模型,运用CFD软件对矩形窄通道内临界热流密度(CHF)进行了数值模拟.分析了通道内流型变化,并绘制流型图.对影响临界热流密度的因素进行了研究,与相同工况下试验结果进行了对比,证明了模拟结果的可靠性.结果表明:与常规通道相比,矩形窄通道内流型只有泡状流、弹状流和环状流,受通道尺寸限制,汽泡生长、合并不充分;临界热流密度随质量流速的增加而增加,随L/De的增大不断减小;入口过冷度对于临界热流密度影响可忽略;在相同的通道尺寸及入口条件下,上升流的临界热流密度比下降流略大,并随着质量流速增加,流向影响逐渐缩小.     

几种翼型涡流发生器强化换热及流阻性能的实验研究

在Re=4000～38000的紊流范围内,对矩形风道内分别布置有单排一对直角三角翼、矩形翼和梯形翼(斜边倾角φ=20°和12°两种)等涡流发生器的强化换热和压降特性进行了对比实验.实验在稳态的气 水逆流换热方式下进行.实验结果表明,在固定各涡流发生器的宽度b=70mm、高宽比h/b=1/2及迎流攻角β=60°的共性条件下,矩形翼强化换热的效果最好,φ=20°梯形翼次之,直角三角翼和φ=12°梯形翼再次;矩形翼压力损失最大,直角三角翼和φ=20°梯形翼流阻较小.