基于多重角度离散的排气系统红外辐射特性数值模拟

为解决有限体积法耦合求解排气系统红外辐射特性时角度离散数目不足的问题,提出多重角度离散方法,并计算了某轴对称排气系统的空腔-喷流组合红外辐射特性。用较粗的离散角度耦合计算每个喷管空腔微元面的辐射亮度,用较细的离散角度对空腔-喷流组合辐射的每个控制角进行独立计算,求解红外辐射强度。结果表明,多重角度离散方法可以使排气系统红外辐射程序在保证计算精度的同时,探测方向更加灵活,克服了有限体积法求解喷管空腔-喷流组合辐射强度分布时角度离散数目不足的问题。     

水平和下旋气流对初始气溶胶运动的影响

该文考虑液滴的碰撞和破碎以及水平和下旋气流的影响,采用离散相模型对空中释放的气溶胶云团在开放空间中的气液两相流流场进行仿真,获得气溶胶颗粒群的运动规律,并进行了实验验证。由仿真模拟和实验可知,在水平和下旋气流速度均较小(小于1 m/s)、喷射角度大于30°、初始粒径为100μm、喷射速度约为80 m/s时,释放形成的气溶胶颗粒在短时间内可沉降至地面附近;当水平气流速度增大至3 m/s时,同样条件下释放的气溶胶颗粒更容易在空气中悬浮,不易沉降至地面。在上述两种情况下,喷射角度和下旋气流速度越大,气溶胶颗粒越容易沉降至地面附近。     

辐射板强化喷管换热与红外抑制效果试验研究

试验研究了在发动机喷管中加装金属辐射板前后,喷管壁面温度、热喷流温度与喷管红外辐射特征的变化。结果表明,加装金属辐射板后,热喷流与喷管壁面之间的热量传递显著增强,热喷流中心温度降低,壁面温度明显升高,在90°方向上,热喷流3～5μm波段的红外辐射强度降低了38.5%。文中从热喷流、喷管壁面以及金属辐射板等相关部件的温度变化情况对红外辐射强度的变化原因进行了解释。      

喷口修形对二元喷管红外特征影响的数值研究

为降低排气系统的红外特征,以轴对称喷管为基准,设计了一种出口宽高比为4∶1的二元喷管;并对二元喷管出口型面进行不同尾缘修形。在商业软件中计算了二元喷管的温度场、速度场、压力场和组分浓度场的分布,采用自主开发的红外软件NUAA-IRSE,用反向蒙特卡罗法计算各喷管的红外辐射特征;并与基准轴对称喷管的计算结果进行对比。计算结果表明:二元喷管及对其尾缘修形后,遮挡了部分排气系统内部的高温部件,强化了尾喷流的掺混,在大部分探测方向上抑制了排气系统的红外特征;在喷管推力系数下降小于2%前提下,尾喷流红外最大降低36%,高温壁面红外最大降低28%。     

喷射条件对气溶胶烟幕释放效果的影响

为了研究气溶胶颗粒在高速气流中的形成状态及遮蔽效果,构造基于高速射流的喷射型红外遮蔽冷烟幕,对该流场进行数值求解,研究不同喷射条件对气溶胶烟幕遮蔽区的影响效果,气溶胶烟幕颗粒扩散利用离散相模型模拟,对两相流流场进行非稳态计算,通过Lambert-Beer定律求解气溶胶烟幕的透射率分布,计算得到烟幕低透射区的变化规律,并分析了射流喷射压力和气溶胶粒子喷射流量的影响.结果表明:低透射区呈类锥形,当粒子喷射流量较小时,下游局部扩散的低透射率区呈团状,不能对红外辐射形成有效遮蔽,增加粒子喷射流量时,低透射率区连续分布,气溶胶烟幕遮蔽效果提升.射流喷射压力的提高可以增加低透射区范围,压比过高时射流出现膨胀波系,膨胀波段射流核心区局部透射率升高,遮蔽效果下降.研究结果对射流喷嘴的合理设计及喷射压力,流量的合理选取具有一定的参考意义.     

典型海滨城市与海洋气溶胶中水溶性离子的粒径分布

为研究厦门地区不同粒径颗粒物中水溶性离子的来源及海洋气溶胶对海滨城市大气颗粒物的影响,利用8级大流量MOUDI碰撞采样器分不同季节在厦门大学海洋楼及台湾海峡采集了气溶胶分级样品,并用离子色谱方法对气溶胶中的水溶性离子进行了分析.结果表明:城市点大气气溶胶中水溶性离子总质量浓度表现为春季最高(60.38μg/m~3)、夏季最低(8.76μg/m~3)、秋冬季介于两者之间的季节特征;而海洋气溶胶中水溶性离子质量浓度的季节差异较小(30.77~35.13μg/m~3).城市气溶胶中SO_4~(2-)和NH_4~+呈单模态分布,峰值粒径为0.44~1.0μm;NO_3~-呈双模态分布,峰值粒径分别为2.5~10.0μm和0.44~1.0μm.海洋气溶胶中NH_4~+和SO_4~(2-)的粒径分布规律与城市气溶胶类似,但NO_3~-在细模态(0.44~1.0μm)没有出现峰值,Cl~-和Na~+在大于16μm的粒径段有非常高的浓度,说明海浪飞沫的影响较大,在粗模态中的比例也明显高于城市气溶胶.干沉降速率为颗粒物大小的函数,其中在0.1μm左右的颗粒干沉降速率最小;通过干沉降速率和它们的浓度分布来计算无机氮(NO_3~-和NH_4~+)的沉降通量,估算得到远海颗粒态无机氮的干沉降通量明显超过近海(秋季NH_4~+除外).     

GDI喷油器超高压乙醇喷雾微观特性试验

为系统研究超高喷射压力下缸内直喷(GDI)喷油器乙醇喷雾的微观特性,采用相位多普勒粒子分析(PDPA)系统对10~50,MPa喷射压力下的喷雾进行了测试,并结合纹影法所获取的喷雾图像分析了喷雾形态发展、液滴粒径粒速的空间分布及随时间的变化规律.研究结果表明:提高喷射压力,枝状结构形成时刻提前,喷雾破碎过程加快;提高喷射压力,喷雾头部粒速增加,贯穿距变大;喷雾锥角随喷射压力的提高小幅度上升;提高喷射压力,乙醇液滴的索特平均直径(SMD)、DV90和DV50明显下降,但DV10下降幅度相对较小,处于剧烈破碎区的液滴粒径减小;超高压喷射有效抑制了25,μm以上大粒径液滴生成,降低粒径分布的离散程度,粒径为5,μm左右的液滴数量比例最大;超高压喷射下,在同一水平面不同测点位置,SMD的差异较小;随着测点距喷孔距离的增大,小液滴聚合现象会导致SMD变大.     

引发剂用量对SA-AA-AM树脂的吸水性及喷雾降尘特性的影响

采用溶液聚合法合成了海藻酸钠-丙烯酸-丙烯酰胺(SA-AA-AM)吸水性树脂降尘剂,研究了引发剂用量对SA-AA-AM树脂的吸水率、雾滴颗粒的粒径分布及其对模拟放射性铯粉尘气溶胶的降尘特性的影响,并分析了SA-AA-AM树脂的降尘机制。结果表明：引发剂用量对SA-AA-AM树脂喷雾雾滴颗粒粒径分布影响不显著,90%以上雾滴颗粒粒径小于1μm;随着引发剂用量的增加,SA-AA-AM树脂吸水率和降尘效率均表现出先增加后下降的趋势;当引发剂的质量分数为0.4%时,SA-AA-AM树脂的吸水率最高达到420.21 g/g;当引发剂质量分数为0.3%时,在降尘30 min内,SA-AA-AM树脂对模拟放射性铯粉尘气溶胶的降尘效率最高,达90.94%,比水的降尘效率提高10.84%,比粉尘自然沉降效率提高57.55%,比改性前SA的降尘效率提高了50.91%,表明SA-AA-AM树脂对模拟放射性铯粉尘气溶胶具有显著的降尘作用;粉尘沉降过程中颗粒物粒径从3.278μm增加到4.068μm,说明SA-AA-AM树脂雾滴与模拟放射性铯粉尘气溶胶颗粒发生了明显的凝并作用。SA-AA-AM树脂雾滴颗粒作用于...     

不同出口型式S型喷管红外辐射特性研究

利用数值的手段对喷管羽流的红外特性进行了研究。分析了轴对称、椭圆形、矩形及梯形喷管出口对红外辐射特性的影响,结果表明,上方探测平面和下方探测平面的辐射强度分布呈现出不对称性,这一点对于轴对称S型喷管表现得尤为明显。同时在相同的、较小的探测角度下,二元喷管和梯形出口喷管处于一个较低的数值,有利于提高飞行器的隐身性能。     

操作参数对催化裂解旋流反应器流动梯度场的影响

为揭示旋流反应器内生物质热解气与催化剂的混合流动状态,加速生物质热解气的催化裂解,利用本实验室自制的生物质催化裂解旋流反应器,采用k-ε模型与Eulerian双流体模型进行模拟分析,研究了入口气速和催化剂粒径对反应器内的固相体积分数、压力、速度的影响规律,并进行了实验验证。结果表明:速度变量下,轴向气相速度的改变对于反应器内的体积分数分布影响较小,而切向气相速度的影响较大。接触主反应区内,催化剂粒径为10μm左右时,混合程度最优;在反应分离耦合区内,颗粒粒径改变对分离效果无显著影响。4种催化剂粒径工况下,粒径10μm状态更有利于气固两相的分离;入口速度改变时,较大的切向入口速度可导致气体流量增大,有利于反应器内的气固流动,提升气固分离效果。     

高炉熔渣喷射粒化方法及模拟试验研究

提出了一种利用文丘里管喷射粒化高炉熔渣的方法,选用与高炉熔渣的凝固特性较为相似的熔融白砂糖进行粒化模拟实验.研究了喷管收缩段的收缩角度、喉部长度以及射流速度对粒化效果的影响.实验结果发现:表面张力和黏度较大的熔融白砂糖被喷射凝固产物主要为颗粒,并伴随少量丝状物,绝大部分颗粒粒径小于5mm,丝状物直径在0.1mm左右.随着射流速度的增大,颗粒更加均匀,粒径也更小,而丝状产物随射流速度增大呈先增多后减少的现象.喷管喉部不宜过长,否则产生的颗粒粒径较大,且丝状产物多.增大收缩角,可减小颗粒粒径和减少丝状物生成量.通过合理选择喷管几何参数和射流速度,可以有效粒化熔融液,同时使得丝状产物生成量较小.砂糖实验表明,可使丝状物产量小于1%,几乎所有颗粒粒径均小于5mm.     

液冷塞式二元喷管对发动机红外辐射影响仿真及实验研究

数值仿真和实验研究了液冷塞锥不同冷却效率对配装二元寨式喷管的发动机红外辐射特征影响。研究结果表明:对塞锥进行冷却后,可有效降低发动机尾向3μm~5um波段红外辐射特征。对于发动机喷流红外辐射,采用塞锥液冷措施可有效降低喷流红外辐射,当冷却水量为0.1kg/s、0.2kg/s和0.3kg/s时,喷流0°~90°红外辐射强度均值分别可降低31.9%、53.5%和68.7%。对于发动机固体辐射,塞锥冷却效率在0.3~0.7范围,发动机尾向0°~30°固体红外辐射特征随冷却效率的升高而迅速降低;当冷却效率达到0.7以上时,发动机机尾向 0°~30°固体红外辐射特征降低趋势减缓。实验结果表明当冷却水量为 0.3kg/s 时,塞锥冷却效率达到 0.876,相对于基准发动机,隐身型发动机在0°~10°红外辐射均值可降低94.77%。     

船舶排气热特征求解器开发及结果影响因素分析

为了分析船舶中排气羽流热和气体组分的流动特性,更好地揭示其热分布及红外辐射特征,以某现代常规动力船舶为例,基于开源软件OpenFOAM开发了recRhoSimpleFoam可压缩羽流热特征求解器,该求解器能够计算船舶羽流温度的热分布及各气体组分的分布特性,在此基础上分析不同网格数量、离散格式和边界条件对排气羽流温度和气体组分流动的影响。结果表明,网格划分精细度能够影响其数值模拟的求解结果,精细网格对于热特征的分析更为有利,离散格式和边界条件的改变对于其羽流温度的影响较小。该研究可为下一步流场的优化以及红外仿真工作提供参考依据。     

氯化钠粒径分布对钠焰法过滤效率的影响

钠焰法是一种重要的高效滤料效率检测方法,发生氯化钠气溶胶的粒径分布是检测方法中重要的技术指标之一。该文采用5种粒径分布的NaCl气溶胶对3种滤料在3种滤速下进行效率测试,研究了氯化钠粒径分布对滤料效率结果的影响。实验结果表明,氯化钠气溶胶的粒径分布对于钠焰法过滤效率的最终测试结果有影响,其影响大于滤料制造本身引起的误差;使用计数中值直径(CMD)为(0.09±0.02)μm以及几何标准偏差(GSD)<1.78的氯化钠气溶胶进行滤料的钠焰法效率检测,其粒径分布将不会影响滤料等级的评价。     

油雾喷射碰壁过程中油膜形成的数值模拟分析

利用FLUENT仿真软件对油雾喷射碰壁过程中油膜的形成进行数值模拟;模拟条件如下:喷射速度v分别为30,80,100和120 m/s;油雾颗粒粒径d分别为3,5,7和10μm;喷雾距离D为50和65 mm.在上述条件下得到油膜厚度等高图,从而得出喷射速度、油雾颗粒粒径、喷雾距离对油膜厚度和油膜比率的影响.模拟结果表明:喷雾距离增加时油膜厚度和油膜比率都减少;在喷雾距离为50 mm时,速度为80 m/s的油膜厚度和油膜比率比较理想;同样条件下,油雾颗粒粒径在5μm左右时,油膜厚度和油膜比率较大.     

氯化钠粒径分布对钠焰法过滤效率的影响

钠焰法是一种重要的高效滤料效率检测方法,发生氯化钠气溶胶的粒径分布是检测方法中重要的技术指标之一。该文采用5种粒径分布的NaCl气溶胶对3种滤料在3种滤速下进行效率测试,研究了氯化钠粒径分布对滤料效率结果的影响。实验结果表明,氯化钠气溶胶的粒径分布对于钠焰法过滤效率的最终测试结果有影响,其影响大于滤料制造本身引起的误差;使用计数中值直径(CMD)为(0.09±0.02)μm以及几何标准偏差(GSD)1.78的氯化钠气溶胶进行滤料的钠焰法效率检测,其粒径分布将不会影响滤料等级的评价。     

微细颗粒在固阀洗涤塔内的洗涤脱除特性

以亲水玻璃微珠、改性疏水玻璃微珠、空气和水为实验介质,采用单因素方法,研究了固阀洗涤塔中颗粒粒径、入口颗粒浓度、两相流动参数、颗粒润湿性对粒径小于10μm颗粒的洗涤效率的影响。结果表明:粒径大于2μm的颗粒的洗涤效率均可达到90%以上;粒径大于0.5μm的颗粒,洗涤效率随粒径增加而升高;粒径小于0.1μm的颗粒,洗涤效率随粒径增加而下降;粒径为0.1~0.5μm的颗粒,洗涤效率随粒径的增加,先升高后降低。对于粒径小于2μm的颗粒,其洗涤效率随入口颗粒浓度、两相流动参数的增加,先升高后降低。颗粒润湿性对粒径小于2μm的颗粒,尤其是粒径为0.1~0.5μm的颗粒的洗涤效率影响显著,润湿性越好,洗涤效率越高,而对粒径大于2μm的颗粒的洗涤效率影响不大。     

腾格里沙漠东北部地区沙尘气溶胶质量浓度变化特征

目的 探究腾格里沙漠东北部地区典型扬沙天气过程中沙尘气溶胶的质量浓度变化特征，以期为沙尘气溶胶辐射气候效应的数值模拟提供参考。方法 利用EDM 164型颗粒物监测仪对腾格里沙漠东北部地区沙尘气溶胶数浓度进行外场观测，获得了典型扬尘天气过程中沙尘气溶胶的数浓度采样资料。结果与结论(1)腾格里沙漠东北部地区典型扬沙天气过程中沙尘气溶胶质量浓度日变化呈双峰型分布特征，峰值分别出现在上午11时(471μg/m³)和下午16时(500μg/m³)。沙尘气溶胶质量浓度与大气压和相对湿度呈负相关关系(p<0.01),与温度和风速呈正相关关系(p<0.01)。(2)沙尘气溶胶数浓度主要分布在积聚模态内(97%),质量浓度主要分布在粗模态内(92%);沙尘气溶胶数浓度随着粒径的增加而减少，质量浓度谱呈明显的双峰型分布，质量浓度随着粒径的增加表现为先增加后减少的变化趋势，2个峰值分别出现在粒径4.5和2.75μm处。(3)沙尘气溶胶质量浓度谱可以用粗模态1和粗模态2进行对数正态分布拟合，2个模态的峰值所对应的粒度直径分别为2.75和4.5μm。     

金属线材火焰热喷法制备金属粉末的研究

提出用火焰热喷雾化法将Al、Zn和1Cr18Ni9Ti等线材制成金属粉末。采用光透射法测试粉末的粒度及其分布，用SEM观察粉末颗粒的形貌，分析了粉末粒径、含氧量与喷雾工艺参数的关系。实验结果表明，用热喷法制备金属粉末是可行的，制备的粉末较大颗粒直径约100μm，平均粒径约45μm，含氧量较低。线材送丝速度及其材质对金属粉末的粒度有很大的影响。     

人体穴位红外辐射光谱特征

用PHE201体表红外光谱仪进行了一系列人体体表红外辐射光谱的检测，发现了人体红外辐射光谱在2—3μm与黑体辐射差别较大，说明人体表面存在热致红外辐射外的其他红外辐射．正常人与冠心病人左侧内关穴归一化红外辐射强度在1．5—3．7μm波段有明显差异性．通过与ATP水解反应过程中释放的红外光谱比较推测可以用能量代谢解释2—3μm处的峰值．用激光照射肥大细胞可引起肥大细胞脱颗粒现象，说明中医灸法和激光穴位照射可引起肥大细胞脱颗粒而产生生理效应．