辐射腔体的空腔效应

由辐射性能一致的漫射表面组成的腔体,在温度一致的条件下,其辐射行为可以归结到由腔体开口的表现来描述,这就是所谓空腔效应。本文从辐射表面之间的换热规律出发,推导出反映空腔效应的定量概念－空腔因子,建立了空腔因子与腔体形状和腔体材料的关系。     

超声速旋流天然气分离器的旋流特性数值模拟

与传统的低温分离工艺相比，超声速旋流天然气分离器是天然气处理工艺技术的一大创新。在超声速旋流天然气分离器中，气流经过拉伐尔喷管绝热膨胀形成带液滴的超声速低温混合气流，在超声速翼的作用下混合气流由轴流转换成旋流，实现超声速旋流分离。超声速翼是实现气液分离的关键部件。设计了三角薄板型超声速翼，并利用CFD软件对超声速翼段内气流温度、压力、马赫数等特性参数的变化规律和翼段沿主流方向切向速度的变化情况进行了分析。结果表明，在所设计的超声速翼段内，气流能始终保持超声速，翼段出口马赫数为1．4，翼前无激波产生；分离器的旋流加速度最高在572000g，可实现良好的超声速气液旋流分离。     

超声速旋流天然气分离器的旋流特性数值模拟

与传统的低温分离工艺相比,超声速旋流天然气分离器是天然气处理工艺技术的一大创新.在超声速旋流天然气分离器中,气流经过拉伐尔喷管绝热膨胀形成带液滴的超声速低温混合气流,在超声速翼的作用下混合气流由轴流转换成旋流,实现超声速旋流分离.超声速翼是实现气液分离的关键部件.设计了三角薄板型超声速翼,并利用CFD软件对超声速翼段内气流温度、压力、马赫数等特性参数的变化规律和翼段沿主流方向切向速度的变化情况进行了分析.结果表明,在所设计的超声速翼段内,气流能始终保持超声速,翼段出口马赫数为1.4,翼前无激波产生;分离器的旋流加速度最高在572000g,可实现良好的超声速气液旋流分离.     

叶片前缘扩张形孔气膜冷却特性的数值模拟

考虑曲率的影响下计算获得了叶片前缘带扩张形孔的气膜冷却特性,分析了平均吹风比对气膜冷却效率的影响,并与传统的圆柱形孔气膜冷却特性进行了对比.结果表明:与圆柱形孔相比,扩张形孔射流的覆盖面更宽,冷却效率更高.     

缓变截面开式谐振腔的数值解

本文给出了缓变截面开式谐振腔的数值计算方法,并对计算中的某些重要问题进行了分析。结果表明,绕射品质因素Q_d的计算值与绕射输出口后的传输波导的长度无关。实验测试的谐振频率与计算值的相对误差小于0.1％;Q_d值的相对误差约为10％。所测场的纵向分布与计算值的一致性甚好。     

开式机箱电子设备热设计的数值研究

基于电子设备热分析与热设计的前端设计思想，应用现代计算流体技术和数值传热技术对某一开式机箱内的电源器件和电路板表面的热行为进行了数值计算，获得了现有设计条件下设备内部电源与电路板表面的温度分布及平均温度水平；同时模拟了机箱内冷却气流的流动状态，给出了不同剖面上的流场分布和温度分布，分析和讨论了计算结果，为优化和改善所研究设备的热设计方案提供了理论依据。研究表明，电子设备的前端热设计与以往的热设计相比具有操作方便，省时全面的特点，有利于方案优化，有助于缩短电子产品的开发周期和降低设计成本。     

轴对称空腔内圆盘流动的数值模拟

针对轴对称空腔内圆盘流动，采用２种紊流模型（即混合长模型、混合长模型与高Ｒｅ数ｋ－ε方程相结合的分区模型）进行了数值模拟．计算结果表明：当圆盘旋转雷诺数Ｒｅθ较低时，流场中存在一个类似于固体旋转的核心区；在高Ｒｅθ数、小间隙比时，核心区消失．与实验值相比，ｋ－ε／ＭＬ模型得到较好的预测结果     

利用吸波材料衰减空腔谐振的分析

微波部件中的许多电路板都会采用某种形式的外罩进行保护，通常这种外罩用金属制成，或采用金属涂层。以提供某种程度的电磁隔离或物理保护。随着电路工作频率不断提高，电路板空腔不断减小。空腔谐振逐渐成为微波电路设计中一个非常普遍的问题，而且这种电压驻波比对电路运行产生的不利影响，往往难以事先预料。此时通常需要重新调整电路，否则可能会使电路元件根本无法正常工作。如果我们利用吸波材料的低反射率特性，在腔体内帖覆吸波材料层，能够大大减小空腔谐振的可能性。     

管件开式冷挤压尺寸预测的数值模拟

尺寸预测是管材在挤压过程中的一个重要方面,借助有限元模拟软件Deform分析了在成形过程中各个参数如入模锥角、摩擦系数及毛坯厚径比等参数对试件的相对伸长量及相对壁厚增量的影响.从模拟结果中找到各个参数与它们之间的关系,从而为实际生产提供参考数据.     

Magnus前缘旋转圆柱型翼的数值模拟

为探究前缘旋转圆柱对风力机叶片气动性能影响的机理,利用Magnus效应理论,结合传统翼型尾翼,提出新型前缘旋转圆柱组合叶片结构。采用Standard k-ε模型对多种工况进行数值模拟,分析圆柱转速比、前缘与尾缘间间隙、圆柱尺寸三个主要参数对组合翼型的气动性能影响。结果表明:在翼型前缘施加具有Magnus效应的圆柱有助于抑制翼型周边的流体流动分离;并有效地提高翼型的气动性能。提高转速比,导致升力系数大幅上升,阻力系数降低,增升减阻作用显著。减小前缘圆柱与尾部翼型间的间隙为NACA0015前缘旋转圆柱型翼带来更大的气动收益;合理的圆柱尺寸可以优化翼型的气动特性。     

6000系铝合金腔体铣削加工工艺的优化

本文介绍了Al-Mg-Si铝合金材料（6061T651）的铣削加工工艺,探讨了数控高速铣削加工工艺条件的优化问题,针对铣削加工过程中遇到的装夹方案制定,刀具选择和加工参数确立等方面问题提出了相应的解决方法,并运用此方法把薄壁铝板坯料铣削成为腔体。     

三维超声速磁流体发生器的流动特性

应用三维非理想低磁Reynolds数磁流体五方程模型发展了对带有强制项的Navier-Stokes方程组采用熵条件格式,对椭圆型电势方程采用SOR进行迭代的数值方法,研究了磁流体发生器的性能．计算结果显示,发生器内的M数和总焓均呈下降趋势,流动在电极壁面上发生了分离,而且在核心流动区域沿着磁场方向展现出二维流动效应．在管道中心流动区域,电流线发生扭曲,随着磁作用数的增大而趋于明显,甚至出现涡电流．在通道中不同的流向截面上,其诱导涡电流也不同,并在绝缘壁面之间形成的M形的速度型．在绝缘体横截面的边角流场中出现一个涡状二次流,从而在边角上也诱导出与之对应的涡电流．最后计算了磁流体发生器在不同算例下的性能参数,说明了为提高发生器的性能,应该提高磁作用数．     

混凝土材料动态球形空腔膨胀的数值模拟

为了验证固体中的空腔膨胀理论,基于混凝土三段式本构模型,用有限元方法对混凝土材料动态球形空腔膨胀进行了数值模拟.数值模拟结果表明,当空腔膨胀压力超过一定阈值后,空腔边界将以该压力对应的恒定速度膨胀,符合空腔膨胀理论中膨胀压力与边界膨胀速度的函数关系.进一步分析表明膨胀压力阈值与混凝土强度呈线性关系.混凝土中空腔边界到弹性波阵面之间的径向应力场分布与理论计算相符,证实了数值模拟的可靠性,揭示了空腔膨胀的物理过程.     

双板驱动矩形空腔STOKES流动的数值模拟

用边界元方法对A =1.5 ,s为任意值时的双板驱动矩形空腔Stokes流动进行数值模拟 .研究了矩形空腔内涡旋生成和发展的规律 .数值计算结果表明 :在s的绝对值不太大的范围内 ,伴随s的增加 ,矩形空腔内涡旋的生成、发展过程可由s的 5个临界点分成 6个阶段 .第一个临界点 ,s =- 8.5 5 ,1个涡旋变成 2个涡旋 .第二个临界点 ,s =- 0 .118,2个涡旋变成 1个涡旋 .第三个临界点 ,s =- 0 .0 0 0 1,1个涡旋变成 3个涡旋 .第四个临界点 ,s =0 .0 5 ,3个涡旋变成 2个涡旋 .第五个临界点 ,s=15 5 ,2个涡旋变成 3个涡旋 .s =- 1时的数值计算结果与理论分析结果以及实验结果比较完全一致 ,令人非常满意 .特别是 ,本文方法适用于不同高宽比和任意速率比的矩形空腔驱动流动问题 ,因此不但具有方法上的理论意义 ,而且数值计算结果还具有工程应用上的实际意义 .     

空腔剪力墙受力机理的理论与数值分析

为改善低矮剪力墙的抗震性能,设计了一种空腔剪力墙.分析了配筋的普通剪力墙、开暗缝剪力墙和空腔剪力墙在侧向荷载下受力特点的差异,建立了空腔剪力墙的理论计算模型,推导了空腔剪力墙在侧向荷载作用下的等效抗侧刚度和内力的计算公式,并对影响空腔剪力墙刚度的各参数进行了探讨,研究了各参数的影响规律.结果表明,空腔剪力墙降低了构件刚度和承载力,提高了延性,通过改变空腔的参数,可实现剪力墙刚度、承载力和延性的合理匹配.不同参数的模型验证结果表明,理论计算公式误差在15%以内,可满足工程估测需要.对于低矮剪力墙,通过合理改变空腔的长度和厚度,不仅可以降低自重,还可以较为显著地降低剪力墙刚度,从而达到减小地震作用的目的.     

管材开式冷挤压中挤压力的数值模拟

在管材挤压过程中,挤压力对工件成形起到了十分关键的作用,采用有限元软件Deform-3D进行模拟分析,探讨了挤压成形过程中各个参数对挤压力的影响程度,从而达到优化参数的目的.     

钻井中S波共振与衰减特性的数值研究

从S波(横波)垂直割线积分的表达式出发,对S波的激发特性进行了研究。结果表明S波同P波一样,具有共振与衰减特性,其衰减在共振条件下随源距Z遵循1/Z规律,非共振条件下遵循1/(Z~(3/2))规律。通过对S波的时域波形的数值考察,得知“过滤效应”实质上是S波共振激发的反映。从频率域和时域上讧明了共振与衰减是S波重要的激发和传播机制。     

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。