湿法烟气脱硫的理论和实验研究(IV)——高雷诺数时的传质经验方程

在中试湿壁塔中,采用ＳＯ２／ＮａＯＨ和空气／Ｈ２Ｏ系统,实验研究了５０℃和高雷诺数时的气液传质速率。实验结果表明,气相雷诺数（ＲｅＧ）和液相雷诺数（ＲｅＬ）分别在７６００～１３５００和４７００～１２０００的范围内,气相舍伍德数（ＳｈＧ＝（ｋＧａｃｄｉ）／ＤＧ）分别与ＲｅＧ的１０４次方和ＲｅＬ的０２０７次方成正比。ＳｈＬ分别与ＲｅＧ的０６４次方和ＲｅＬ的０４３８次方成正比。高雷诺数时的液膜波动提高了相界面积和湍流程度,从而导致气相和液相传质系数的提高。     

微型管内摩擦特性的实验研究

以水、乙醇及四氯化碳作为工质,流过内径分别为0．168mm、0．399mm和0．799mm不锈钢管及内径分别为0.242mm、0．315mm和0．52mm石英玻璃管,测量其压降与流量,从而获得摩擦系数厂与雷诺数Re的关系．实验结果表明,当Re小于1200～1800时,除内径为0．168mm的不锈钢管外,其他微管内的与经典层流理论值几乎一致;而对于内径为0．168mm,相对粗糙度为8％～10％的不锈钢管,当Re超过800时,其值比经典理论值高10％～15％;当Re超过1800时,所有微管的厂值明显偏离经典层流理论值．     

低雷诺数下的Ahmed模型绕流流场结构分析

基于较低雷诺数(1.48×104)条件下的Ahmed模型水洞实验,采用大涡模拟的方法研究了Ahmed模型绕流非定常流场,通过流场时均流线分布及相关频谱特性分析了Ahmed模型外部绕流流场的涡系结构特点及其演化过程,并绘制出该模型的外部流场拓扑结构图.结果表明,Ahmed模型顶部涡与侧向涡是模型前端来流发生了分离卷曲而形...     

自由射流出口临界雷诺数的确定

将圆形自由射流按重力相似准则设计成6个系列模型,利用PIV测速系统,对射流模型相应不同出口雷诺数的流场、浓度场形态分布特征进行了试验研究,分析了射流流场及涡量场、轴线时均流速、断面流速分布、射流起始段长度等,得出圆形自由射流出口临界雷诺数Rek≥2 000,以及雷诺数Re<2 000时射流起始段长度L0与出口雷诺数Re的关系为L0=kRe-0.57d0.     

纳入雷诺数修正的GA-Elman算法对EGTM的研究

为进一步减小排气温度裕度计算误差,对发动机起飞排气温度裕度基线观察值和雷诺数影响系数进行了多元非线性拟合,提出了利用雷诺数影响系数修正排气温度（Exhaust Gas Temperature,EGT）基线观察值的方法,将雷诺数影响系数加入神经网络的输入层,利用遗传算法（Genetic Algorithm,GA）优化Elman网络模型,建立排气温度裕度（Exhaust Gas Temperature Margin,EGTM）的预测模型。通过结合飞行数据计算,对比多元非线性拟合以及Elman网络模型和基于Elman网络优化的GA-Elman模型的计算误差效果,得出实验结果：GA-Elman对EGTM计算精度更高,鲁棒性更强。     

错列锯齿型钢翅片几何参数和模具磨损对其性能的影响

搭建新型单翅片性能试验台,对同一副模具冲制的齿高为3.0~3.6 mm、齿距为6.81~8.45 mm的6种锯齿型翅片进行低雷诺数下传热和阻力性能的试验研究,并对翅片模具磨损规律和寿命进行了量化的探讨.将试验结果与三维仿真结果以及Muzychka的研究结果进行比较,三者的趋势吻合良好.基于Levenberg-Marquardt法对试验数据进行回归分析,得到翅片传热因子和摩擦因子的试验关联式.通过测试生产线上一副模具在不同冲压次数下翅片的性能,发现模具磨损过程存在3个阶段,第2阶段的翅片质量比较稳定;该类模具的推荐使用寿命为105万次,超过该冲压次数后翅片毛刺明显增多.研究结果为错列锯齿型钢翅片的性能优化提供了参考.     

民用大涵道比涡扇发动机性能分析

为了更加深入地了解民用大涵道比涡扇发动机的非设计点性能和引起性能参数变化的原因,通过模型民用大涵道比涡扇发动机为载体,采用部件法对其建模,然后对该模型进行仿真计算,研究了大涵道比涡扇发动机在给定控制规律下的转速特性、温度特性、速度特性和高度特性。结果表明,保持其他条件不变,增加发动机低压转子转速,耗油率先减小后增加,先减小主要因为单位推力增加,后增加主要由于油气比增加和涵道比减小,推力则不断增大;保持其他飞行条件不变,增加大气温度,在海平面时尾喷管中的气体都能完全膨胀,由于单位推力变化量较小,内外涵道空气流量减少较多,因此推力减小;研究速度特性时发现,随着飞行马赫数增加,单位推力减小是使耗油率增大的主要原因,马赫数小于0.8时,单位推力减小主导了推力减小,马赫数大于0.8时,空气流量增加较大最终导致推力增加;研究高度特性,对采取低雷诺数修正的高度特性进行研究;在高度大于11 000 m后,耗油率增加主要是由于低雷诺数导致部件效率降低进而引起油气比的升高,就压气机而言,高压压气机效率的下降大于低压压气机。     

翼型低Re数小攻角非线性非定常层流分离现象研究

层流分离泡是低速低Re数流动的典型特征,存在强的非定常和非线性效应.其对翼型气动力特性带来的影响突出表现在三个方面:(1)升力系数下降,阻力系数增加,升阻比快速下降;(2)小攻角气动力系数非线性效应;(3)中等到大攻角气动力非线性静态滞回效应.本文在针对E387和SD8020翼型层流分离效应开展数值模拟,并提出不同于经典层流分离泡的后缘层流分离泡的研究基础上,进一步采用非定常数值模拟和水洞PIV流动显示试验结合的方法,以SD8020翼型为对象,更深入细致的研究了翼型低Re数小攻角时均化及非定常的层流分离流动结构和压力系数分布的非线性流动特性和演化规律.数值模拟和水洞PIV试验所获得的时均化和非定常流动结构吻合一致,验证了本文结果的正确性.主要结论简述如下:(1)PIV试验验证了所谓低Re数长层流分离泡是一系列大尺度周期性脱落的层流分离涡的时均化结果,并不存在稳定的长层流分离泡;(2)试验证明了低Re数对称翼型小攻角范围,确实存在不同于经典长层流分离泡的时均化后缘层流分离泡,两种层流分离泡的外部形态、内部结构和演化规律存在显著差异.本文详细刻画对比分析了两种层流分离泡的流动结构及其差异;(3)数值模拟和水洞试验表明两种时均化层流分离泡所对应的非定常分离涡结构和压力系数分布也存在显著差异.正是由于这两类层流分离涡结构之间的演化造成了对称翼型低Re数小攻角升力系数非线性;(4)初步分析表明,后缘层流分离泡对应的非定常分离涡结构在分离点附近基本保持稳定,类似死水区,直至后缘点附近出现类似于卡门涡街的非定常分离.长层流分离泡对应的非定常分离流动则在分离点附近就表现出显著的非定常特征,生成一系列独立,并不断向下游发展、移动、对并、脱落的非定常层流分离涡.由此,造成这两种流动结构之间突变的机理和根源可能在于分离点附近分离区流场的失稳.     

纳米尺度并列双圆柱绕流的分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟方法，对纳米尺度下的等大并列双圆柱绕流问题进行了数值研究．模拟结果表明：在低雷诺数（Re=22）、纳米尺度下，同样存在由于L^＊／D^＊（L^＊为两圆柱轴线之间的距离，D^＊为圆柱的直径）值的变化，导致流场内呈现出单涡脱落、双稳态以及双涡对称同步脱落的不同流动状态，这与宏观尺度下的研究结论相一致．然而，各种流动状态所对应的L^＊／D^＊范围却与宏观尺度下的数值和实验研究结果不一致．单涡脱落区域为L^＊／D^＊〈1．1，双稳态现象出现的区域为1．1％L^＊／D^＊〈1．8，且由于间隙流的影响，当L^＊／D^＊一1．2时，就已出现了典型的双稳态现象，双涡对称同步脱落区域为L^＊／D^＊〉1．8．微观尺度下的3种不同特性的流动状态均比宏观研究结果提前，表明流动状态的变化具有明显的尺度特征．