波纹管对高黏度介质的强化传热研究

通过数值模拟和实验研究考察了一种黏度较高的油类介质在波纹管内的流动和传热特性。研究发现,在本文条件下,波纹管内流动从层流发展到湍流的临界雷诺数远小于传统光滑圆管内的临界雷诺数,约在800～1000左右;波纹管在低雷诺数条件下对较高黏度的介质具有更好的强化传热效果,最大传热强化比达到6倍左右;本文拟合出的波纹管内高黏度介质强制对流时的传热准则关联式,考虑了波纹管管型及不同温度下介质物性参数的影响,经验证具有较好的精度,这为波纹管换热器的进一步工程设计和应用提供了一定的理论依据。     

柴油机气缸盖传热规律研究

利用Star CCM+软件,采用多面体网格技术和基于流体体积函数方法(VOF)的两相流沸腾模型,对单缸柴油机气缸盖的冷却传热进行了流-固耦合仿真计算,通过气缸盖的测试温度对仿真结果进行了校验.在此基础上,对气缸盖的传热规律进行了研究.研究表明,单缸柴油机负荷增加时,气缸盖冷却水壁面排气门鼻梁区的传热系数HTC呈现出在较小负荷增加迅速,在较大负荷增加变缓的规律;气缸盖向冷却水传递的热流量则随单缸柴油机负荷的提高呈现出加速上升的趋势,转速为2 000r.min-1时,单缸柴油机功率由44kW增加到61kW,气缸盖传递给冷却水的热流量增幅为31.4%;功率由61kW增加到80kW,气缸盖传递给冷却水的热流量增幅为61.3%.     

Parametric effects on the combustion flow field of a typical strut-based scramjet combustor

The flame-holding mechanism in hypersonic propulsion technology is the most important factor in prolonging the duration time of hypersonic vehicles.The two-dimensional coupled implicit Reynolds-averaged Navier-Stokes equations,the shear-stress transport k-ω turbulence model and the finite-rate/eddy-dissipation reaction models were used to simulate the combustion flow field of a typical strut-based scramjet combustor.We investigated the effects of the hydrogen-air reaction mechanism and fuel injection temperature and pressure on the parametric distributions in the combustor.The numerical results show qualitative agreement with the experimental data.The hydrogen-air reaction mechanism makes only a slight difference in parametric distributions along the walls of the combustor,and the expansion waves and shock waves exist in the combustor simultaneously.Furthermore,the expansion wave is formed ahead of the shock wave.A transition occurs from the shock wave to the normal shock wave when the injection pressure or temperature increases,and the reaction zone becomes broader.When the injection pressure and temperature both increase,the waves are pushed out of the combustor with subsonic flows.When the waves are generated ahead of the strut,the separation zone is formed in double near the walls of the combustor because of the interaction of the shock wave and the boundary layer.The separation zone becomes smaller and disappears with the disappearance of the shock wave.Because of the horizontal fuel injection,the vorticity is generated near the base face of the strut,and this region is the main origin for turbulent combustion.     

改进的基于特征线理论的流体力学有限元法

通过沿特征线求解动量方程,并运用局部泰勒级数展开对方程的离散进行简化,在传统的基于特征线离散的分裂算法的基础上,推导了一种精确的显式离散方法,详细给出了基于局部泰勒级数展开的特征线离散过程,并推导了有限元控制方程.通过自主研发的空间结构自动分析设计系统(简称AADS)流体模块中的三维算例计算,表明文中的分析是正确的,提出的改进方法具有较高的计算精度.     

使用高格式数值模拟腔内亚跨声速流

把一阶迎风有限体积格式的高算法重构格式——高的迎风有限体积格式（GUVS）与不可压缩流和可压缩流SIMPLE算法相结合,数值模拟了各种宽深比的亚跨声速腔内流动.利用六阶高迎风有限体积格式（GUVS）在结构和非结构同位网格上模拟不同宽深比亚跨声速腔体流动,获得较好的数值结果.例如亚声速方腔流动的数值结果与Ghia等用多重网格技术获得的Benchmark解吻合得非常好;对不同宽深比腔内流动,数值模拟了大尺度漩涡、腔角小尺度漩涡的形成、分岔、破碎和边界层分离等演化情况,表明六阶精度GUVS具有分辨率高、稳定性好的良好性能.     

CO2/DME混合工质在水平管内对流换热的数值研究

采用CO2/DME（二甲醚）混合流体作为传热工质,建立了其在水平管内的物理模型和控制方程,对其换热和流动特性进行了数值研究.通过数值计算,得到了混合工质在管内的速度和温度分布规律,比较了雷诺数和DME质量分数对混合工质传热的影响.研究发现影响CO2/DME混合工质传热特性的主要控制因素为流体的热物理特性.分析表明CO2/DME混合工质在水平管内具有良好的换热特性：在雷诺数2 300的工况下,CO2/DME（70/30）混合流体可以有效提高换热效率20%;工质在管内受到的流动阻力随着雷诺数的增大而减小,随着DME质量分数的增大而增大.     

某高端轿车综合空气动力学性能开发

针对某高端运动型轿车进行包括风阻、升力和风噪等内容的综合空气动力学性能研究与产品优化。以半油泥材料全尺寸模型及其1∶1数模为研究对象,采用整车风洞试验与数值模拟仿真相结合的技术方法,对该车型的外形面、底部护板、轮毂及密封条等进行空气动力学研究,获得了风阻系数值为0.269,且行驶稳定性与风噪水平都有大幅提升的最终优化车型。此外,介绍了开发过程中获得的具体工程经验与相关理论支撑。     

超声波场影响Langmuir吸附相平衡的机理分析

从分子动力学规律出发,建立了Langmuir吸附系统在外场作用下的吸附相平衡关系式,并根据超声条件下吸附相分子的受迫振动和非吸附相分子的波动,分别讨论了吸附相分子及非吸附相分子在超声波场中获得的能量,结果表明:在超声波场中,吸附相分子比非吸附相分子获得更多的能量是Langmuir吸附平衡等温线降低的本质所在.理论结果进一步表明:当超声波频率一定时,Langmuir平衡吸附量随超声波场能流的增大而减少;当超声波能流一定时,可通过调节超声波频率达到吸附相分子的固有频率而使吸附相分子获得最大的能量,从而使Langmuir平衡吸附量最小.     

非结构化四面体单元用于搅拌设备流场的计算

采用非结构化四面体单元,利用滑移网格技术模拟了搅拌设备内的非定常流场。通过搅拌桨叶端时均速度、功率准数与实验值的对比,量化考察了不同因素对计算精度的影响,指出了建模过程中网格划分和参数设置应遵循的原则,为非结构化四面体单元进一步用于搅拌设备CFD分析提供了可靠的理论依据,从而为基于CFD技术的具有复杂型面的新型搅拌桨的开发打下基础。     

文丘里气液分布管的实验研究与数值模拟

依据文丘里管渐缩渐扩的特点,设计了文丘里气液分布管,在底面出口采用挡板来阻挡中心区流体,实现液体的均匀分布。在=27 cm的空塔中,通过冷模实验观察了单个分布管内喉管段直径以及气液流量对分散效果的影响,同时应用计算流体力学CFD软件对分布管进行数值模拟,并在=1 m的空塔中,考察了由多个文丘里分布管组合成分配塔盘的分配效果。结果表明:当分布管喉管段直径较小时,在喉管段气液两相流形成分散流,经过底面出口挡板的碎流作用后,液体分布均匀;多个分布管的组合能优化分散效果,改善分配性能。