水平管内单相切向旋流流动特性的LDV实验研究

以水做实验工质，用激光多普勒测速仪（ＬＤＶ）对水平管内由切向喷射方法产生的切向旋流在各截面上的时均速度分布、紊流强度、雷诺应力等参数进行了详细地测量，得到了旋流强度的衰减规律，对这种旋流的流动结构有了较为清晰地了解，所研究旋流的入口标称旋流数在１．０～１５．７之间，轴向平均雷诺数范围为１００００～８００００。     

关于加权组合旋流强度的研究

通过理论分析表明，传统的组合旋流强度定义不能充分体现组合旋流的流体动力学规律．在冷态实验中，用热线风速仪测量研究了旋流燃烧器喷口的流场特性．通过对实验结果的分析，严格证明了组合旋转射流的各层射流对流场的贡献并不相同．对射流的最大回流率而言，燃烧器内层的射流贡献大于外层的射流．在此基础上，提出了“加权组合旋流强度”的概念，使用权函数来体现各层风对流场特性影响的作用大小．实验数据的分析证明，加权组合旋流强度可以将实验范围内各工况的最大回流率分布拟合为一个线性的公式，相关系数的数值约为0．9，这优于使用传统的组合旋流强度拟合的公式．     

管内窄边扭旋元件诱导螺旋流的旋流强度分析

为了研究螺旋流在形成、发展及衰减过程中旋流强度的变化规律，采用数值模拟方法对管内置窄边扭旋元件诱导产生的螺旋流进行分析，得到了雷诺数和元件扭率对旋流强度的影响规律。结果表明：流体进入扭旋元件后，在元件两侧形成两个与主螺旋流旋向相反的二次涡流；流体流出扭旋元件后，旋流螺距经历一个由大变小，再由小变大的过程；在螺旋流形成发展阶段，雷诺数对旋流强度影响较小，旋流强度随着元件扭率的增大而迅速提高，由于惯性作用旋流强度在元件出口1/6元件长度处达到最大，该位置与雷诺数和元件扭率无关；整个螺旋流发展阶段旋流强度呈现一种指数变化规律；流体流过旋流强度最大截面后，由于流体粘滞力大于惯性力，旋流强度以近似线性的规律衰减，雷诺数越大衰减速度越慢，扭率对旋流衰减速度影响较小。     

4种冷却结构对叶片前缘流动换热影响的比较研究

为了研究不同冷却结构对叶片前缘冷却性能的影响,建立了冲击冷却、简单旋流冷却、中间双旋流冷却和切向双旋流冷却的4种结构,利用流体动力学软件ANSYS CFX对比分析了各种冷却结构的流动和换热特性。研究结果表明:冲击冷却的冷气流速变化剧烈,靶面压力较高,流阻系数最低,局部换热强度大,靶面平均换热强度不大;简单旋流冷却的流速变化较为平缓,流阻系数较大,换热强度较大,靶面换热强度分布均匀;中间双旋流冷却的平均换热系数最大,换热强度分布比较均匀,流阻系数较小,可以作为一种新型的发展前景良好的前缘冷却结构;切向双旋流冷却的流动和换热特性很差,不具备进一步研究的价值。     

水平管内气液两相旋流的流型及其变化规律

在水－空气两相流实验台上对水平管内由切向喷射方法产生的气－液两相切向旋流的流型进行了细致的观测和分析，发现并定义水平管内两相旋流的５种流动状态，分析了其流动特点，研究了入口气／水流量、旋流强度以及溢流出口溢流现象等因素对流型变化规律的影响，并与无旋两相流的有关研究结果进行了比较。     

水平管内气液两相族流的流型及其变化规律

在水一空气两相流实验台上对水平管内由切向喷射方法产生的气一液两相切向旋流的流型进行了细致的观测和分析，发现并定义了水平管内两相旋流的５种流动状态，分析了其流动特点；研究了入口气／水流量、旋流强度以及溢流出口溢流现象等因素对流型变化规律的影响，并与无旋两相流的有关研究结果进行了比较．     

浮选过程的拓展及超重力油浮过程的分析

基于被去除颗粒和浮选剂的特性，对浮选过程进行了拓展，提出了更新、更全面的浮选概念，并着重分析了超重力油浮过程，其中包括油滴和固体颗粒在超重力场(旋流场)中的径向和切向碰撞吸附过程，得出了切向剪切应力与入口雷诺数的关系式，为有效控制调整超重力油浮过程中旋流器剪切应力提供了理论依据．     

进气道旋流畸变地面模拟与测量试验

基于飞行试验的应用特点,提出了进气道旋流畸变测试方法和评定指标,以某发动机试车台为试验平台,搭建了旋流模拟与测量系统,进行了整体涡旋流、对涡旋流、局部涡旋流的模拟与测量试验,验证了旋流模拟、测量方法与评价指标的有效性.建立三维数值模型进行了相应工况数值计算,并将试验结果和数值计算结果进行分析对比,发现结果吻合良好,误差较小.研究结果表明:研制的旋流发生器可模拟出不同涡结构和强度的旋流畸变,其中整体涡强度可达17°;提出的旋流测量方法行之有效且精度较高,旋流评定指标合理可行,能够较为直观地反映出旋流流场的强弱和结构,可应用于飞行试验.研究结果为后续型号进气道旋流畸变试飞提供了技术储备.     

旋转射流流线分析及旋流强度的计算

为了研究旋转射流的流动特性以及喷嘴和叶轮的几何形状对旋转流体旋流强度的影响,对旋转射流的流动及旋流强度进行了理论分析及计算。结果表明,在理想情况下,旋转射流的流线为一条对数螺旋线。为了使水力损失最小,导向叶轮的外形应与其流线相一致,旋流强度的大小取决于喷嘴的各个参数及叶轮的几何形状。同时利用五孔探针对不同旋流强度的喷嘴进行了轴向速度、切向速度的实测试验。试验结果表明,在旋转射流的主体段,轴向速度剖面呈现出“Ｍ”形分布特点,切向速度剖面呈现“Ｎ”形分布特点。旋流强度越大,旋转射流轴向速度越小,切向速度越大。旋转射流的能量随旋流强度的增加,衰减加快,射程变短。     

旋转半径和叶片安装角对动叶旋流冷却流动和传热特性的影响

针对航空发动机涡轮动叶片中应用旋流冷却的问题,建立了旋转条件下的旋流腔冷却模型,比较了静止和旋转条件下冲击与旋流冷却的流动传热特性差异,研究了旋转半径和叶片安装角对旋流冷却特性的影响规律。研究结果表明:叶片旋流腔旋转显著改变旋流冷却气动传热特性,旋转条件下旋流腔产生离心力和科氏力;离心力驱使冷气向叶顶方向运动,加强冷气横向冲击作用,使得高传热区域向叶顶方向偏移;科氏力方向为轴向上游或下游,引起冷气轴向回流,增强冷气掺混,减小射流冷气周向速度,显著降低了传热强度;旋转条件下,旋流冷却传热强度比冲击冷却提高了27.6%;与静止条件相比,旋转数为0.819时冲击冷却传热强度减小了30.0%,旋流冷却传热强度减小了18.6%;叶片旋流腔旋转半径增大时,冷气周向速度稍有减小,靶面平均Nu略有减小;叶片安装角增大时,旋流冷却流场和平均Nu不变,周向平均Nu分布均匀性降低。     

煤矿瓦斯旋流混合器定工况下混合均匀性研究

利用简化的数学模型对给定工况下煤矿瓦斯旋流混合器的混合均匀性进行了研究,主要研究旋流方式和旋流强度对乏风瓦斯出口速度和体积分数分布均匀性的影响. 研究结果表明:在外管气体的流量和转动惯量明显大于内管的工况下,外管的旋流对出口的速度场起到主导作用,使出口乏风瓦斯的速度分布均匀性降低;内管的旋流建立了径向和轴向的反压力梯度,产生了中心回流区,增强了内、外管流体动量和质量的交换,使出口的体积分数分布均匀性明显提高;随着旋流强度的提高,外管具有旋流的旋流方式的出口速度分布均匀性变差,而内管具有旋流的旋流方式的回流区掺混强度增大,有利于乏风瓦斯体积分数混合均匀性的提高.      

叶片式旋流畸变发生器生成旋流角的影响因素

为提高叶片式旋流畸变发生器的设计效率,研究叶片式旋流畸变发生器生成旋流角度的影响因素,应用某型CDA叶型(可控扩散叶型)设计了一组整体涡旋流畸变发生器,并利用CFD计算研究了不同几何参数和外界条件对旋流角生成的影响。结果表明:旋流角的大小受叶片稠度和安装角的影响最大;相对而言,畸变发生器外径以及旋流向下游的发展对旋流角生成的影响较小;在所研究的亚音速范围内,马赫数与旋流角近似呈指数函数关系。综合以上影响因素,给出叶片式旋流发生器生成旋流角的拟合公式,利用拟合公式设计了对涡旋流畸变网,试验数据表明拟合公式可信度较高。     

圆盘式旋流纺纱的工艺分析

介绍了圆盘式旋流纺纱的装置和流程，探讨了影响圆盘式旋流纺纱成纱性能的主要工艺参数，成功地纺制了包芯纱．为了解和掌握圆盘式旋流纺纱设备的纺纱性能、工艺特点，对所纺纱线的强度和耐磨性进行了测试．根据测试结果，分析了圆盘式旋流纺纱的主要工艺参数与成纱性能之间的关系，发现第一喷嘴压力、第二喷嘴压力、梳辊转速、喂棉量、棉条号数、喂入张力、芯纱退绕张力是圆盘式旋流纺纱的主要工艺参数．     

Numerical Simulation of Gas-particle Flows with Different Swirl Numbers in a Swirl Burner

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｗｉｒｌｂｕｒｎｅｒｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌｆｉｒｅｄｂｏｉｌｅｒｆｕｒｎａｃｅｓ.Ｔｏａｃｈｉｅｖｅｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｌｏｗｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ,ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｎｅｅｄｅｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｓｉｚｅｏｆｔｈｅｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｚｏｎｅ,ｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｔｈｅｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｆｌｏｗｓ,ｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｇａｓｍｉｘｉｎｇａｎｄｔｈｅｒｅ…     

整体涡旋流畸变下的压气机失速机理分析

为了研究跨声速压气机在整体涡旋流畸变下的失速机理,采用数值仿真方法对Stage35进行了整级数值模拟,研究了叶片通道流场中触发压气机失速的关键因素,分析了不同转速下,叶顶泄漏涡和径向涡在旋流畸变条件下的变化情况。结果表明:同向整体涡能抑制叶背流动分离,使径向涡体积减小,叶顶泄漏涡减弱,叶顶通道堵塞程度减小,压气机稳定裕度增大;出现反向整体涡时,叶背气流分离加剧,径向涡体积扩大,低转速下,泄漏涡增强,堵塞区面积增大,高转速下,泄漏涡变化不大,但径向涡体积扩大引起流体向叶尖堆积,形成大面积的吸力面尾缘低速区,更容易导致压气机失稳。     

旋流燃烧室内湍流流动的PIV实验研究

建立了微型燃气轮机旋流燃烧室实验台．采用二维粒子图像测速技术(PIV)测量了旋流燃烧室火焰筒内冷态速度场．旋流燃烧室主要由3个旋流器和1个侧壁开有测试视窗的圆筒段组成．在空气流量为0．114m^3／s的工况下，得到了燃烧室火焰筒内气体时均切向速度分布及旋流燃烧室火焰筒中心截面和不同轴向横截面位置的速度矢量分布图．实验结果及其分析为旋流燃烧室的数值模拟计算和进一步的实验研究提供了基础．     

直喷式柴油机进气涡流参数的确定

介绍了直喷式柴油机进气涡流参数的确定计算方法，并与实测结果进行了对比分析，讨论了理论涡流比与发动机性能、运转因素之间的关系．     

直喷式柴油机进气涡流的预测及与油束的匹配

燃烧室内的空气运动对燃烧过程有重要影响 ,然而实际发动机的缸内气流运动不便直接测量 本文根据稳流气道试验台的试验结果 ,建立了进气涡流预测模型 ,将稳流试验与实际进气过程有机地联系起来 根据所建立模型的模拟计算结果 ,对试验样机的进气道进行改进 改进后的进气道所产生的进气涡流与油束匹配良好 ,降低了发动机的燃油耗和排气温度