循环热力载荷下含冷却孔热障涂层的强度分析

在实际服役工况下，燃气轮机涡轮叶片热障涂层较易在冷却孔附近产生开裂和脱落，造成严重的安全问题.为了深入研究这一过程中的机理，该文通过建立含冷却孔热障涂层系统的三维有限元模型，以实际工况下流固耦合计算得到的温度场作为边界条件，分析循环热力载荷下热障涂层内部应力分布和发展趋势.结果表明，在冷却孔附近的涂层界面间存在应力集中现象，且随着循环应力数值增大，应力集中区域发生迁移.TGO层的不规则生长导致了应力在孔口附近界面处集中，特别是孔口上游区域的TC/TGO界面和TGO/BC界面处.     

风室试验中轴对称排气引射-混合器的引射特性

建立了大尺度引射进气风室试验装置,以精确测量排气引射-混合器的引射流量,采用辅助风机补风以调整并逼近实际引射进口压力,从而提高了引射流量的测量精度,采用3种直径的混合管对轴对称排气引射-混合器的引射流量特性进行对比研究,并结合射流理论对其流动状态加以分析.结果表明:在主流喷管直径一定而混合管直径(D2)不同的条件下,混合管内的流动状态有所不同;当D2=250 mm时,混合管内的流动为过度发展状态,随着主喷管与混合管间距离(a)增大,射流半厚度经扩展后过早附着在混合管壁,其引射系数和引射流量随a值增加而增大,当增至最大值后逐渐减小,随着主流流量的增加,引射流量增大而引射系数变化不大;当D2=300 mm时,混合管内的流动为充分发展状态,随着a值增大,射流半厚度经扩展后在a=300 mm时恰好在混合管出口处附着于混合管壁,其引射系数和引射流量随a值的增幅逐渐变缓;当D2=350 mm时,混合管内的流动为欠发展状态,随着a值增大,射流半厚度经扩展后在混合管出口处仍未附着于混合管壁,引射系数和引射流量随a值增加而增大.     

人体肺动脉狭窄血流动力学数值分析

采用计算流体动力学方法,探讨针对同一模型不同主肺动脉狭窄率(0,25%和50%)的血流动力学变化情况.通过对患者CT数据处理,完成了三组肺动脉狭窄几何的全三维数字化重构,结合主肺动脉血流量等临床数据,模拟了伴有不同狭窄程度的肺动脉模型内血流细节.仿真结果得到了连接段内血液流动速度场、压力、壁面剪切应力等分布特性,这对于评判不同肺动脉狭窄程度的影响和相关手术治疗方案的选择有着参考作用.     

基于连续式激光光源的TR-PIV测试技术

建立了基于连续式激光光源的时序粒子图像速度场(TR-PIV)测试系统,考虑到计算机存储设备的数据传输瓶颈,采用磁盘阵列数据采集技术配合高速相机实现了长时间粒子图像场的高速连续采集,并采用该系统对低速水槽中自由来流方柱绕流的湍流场进行了长时间125 Hz连续采样,通过法向速度信号的FFT分析以及互相关分析获取了大尺度相关结构的变化特征.     

贴壁方柱湍流场高分辨率PIV实验研究

采用粒子图像速度场测试技术(PIV),测量了低速循环水槽中贴壁二维方柱湍流场.实验中采用了1 100万像素CCD相机,所测得的速度矢量空间分辨率达0.72 mm×0.72 mm.通过对该分离再附湍流的1 500个瞬时速度场数据进行统计分析,获得时均速度场及时均再附点精确位置,并得到了流向、法向速度分量的脉动强度和涡量场.此外,从流场回流因子分布可知低速回流区在法向的振荡幅度为0.15D(D为方柱截面边长),而沿流向上下游的振荡幅度分别为0.5D和2D,表明旋涡相干结构输运、再附过程以及回流区的低频振荡对流场影响较大.     

后台阶分离再附湍流流动的实验研究

采用激光粒子图像速度仪(PIV)对低速水槽中二维后台阶分离再附湍流流动进行了系统的实验研究．通过大量重复高空间分辨率瞬态速度场测量，获得了时均再附点位置和时均速度场．对实验结果进行统计分析得到了流向、法向速度分量的脉动场、雷诺应力场和展向涡量场，并给出了小涡结构配对、合并和大尺度相干旋涡结构形成过程中所出现的流动特征．     

LDV/PIV全场速度测量的误差分析

针对激光多普勒测速和激光粒子图像速度场测量的实验结果误差，提出了一种基于不可压缩流连续性的全场综合误差分析方法，通过对轴对称旋转流动全场实验测量结果的误差分析发现，其实际全场测速综合误差虽然都小于4％，但比仪器厂商所给出的理想环境下的系统误差大得多。     

交错网格下的有限控制容积多重网格计算

在有限控制容积法和速度 -压力修正的基础上 ,引入多重交错网格算法及非线性方程的全近似格式 ( FAS) .相邻各重网格之间的主变量及其相应控制容积上的残值分别通过双线性插值和求和的方法传输信息 .所有方程 ,包括压力修正方程 ,都以同等方式参与多重网格循环计算 .该方法使应用广泛的交错网格算法很容易扩展成多重网格算法 ,有效地提高了收敛速度 .以二维空穴驱动层流为例 ,测试表明收敛速度可以提高 4～ 2 5倍 .给出了空穴、旋转流动交错多重网格的数值计算结果及其 Particle Image Velocimetry( PIV)全场实验测量结果的对比 .数值计算很好地再现了旋转流动的旋涡特性     

基于虚拟风室模型的排气引射流动三维流场的数值计算

提出了一种虚拟风室模型,以精确计算引射器在各种主流速度下的引射空气量.在数值建模中,将引射器置于一个仅具有主流和引射入口的虚拟整流风室内,通过人工调整引射入口空气流量直至引射器附近监测面积的平均总压与环境大气压相等,以预测该环境下引射器的引射空气量.求解了全三维N-S方程和k-w湍流模型,并采用多孔介质模型处理虚拟风室内的整流格栅,对不同主流速度下的引射流动进行了数值模拟.结果表明,引射空气量的计算值与已有文献实验测量结果之差小于7%,所采用的虚拟风室模型能有效预测大气环境下的引射流量.并通过流向涡和正交涡等理论对引射流动的卷吸和掺混进行了分析.     

壁面压力传声器阵列测量--后台阶湍流相干结构的相关分析

介绍了湍流边界层壁面压力脉动的传声器阵列测量方法，并采用30个电容式ICP型传声器阵列同步采样测量了低速风洞中后台阶分离再附湍流的壁面压力脉动。压力功率谱和压力脉动系数分布表明，低频大尺度旋涡结构为分离再附湍流流动主要成分。对原始信号进行数字滤波并通过自相关分析，计算得到分离再附湍流中低频大尺度相干结构的相关尺度变化特征和输运速度等参数。