轴向间距对轴流风机失速流场特征影响

轴向间距作为轴流风机重要的结构参数,研究其对旋转失速的影响机制具有重要意义。本文采用Realizable k-ε湍流模型,利用Fluent软件对不同轴向间距下风机旋转失速非定常演化过程进行数值模拟。结果表明:在近失速工况下叶片压力面前缘和后缘静压系数沿气流方向迅速减小;叶顶区域先于其他叶高区域出现失速先兆,失速先兆占据的流道随轴向间距的增大而增多;风机进入旋转失速后,大轴向间距下高湍动能区域的面积增大、数目增多;第二级动叶内相对应位置处,压力随轴向间距的增大而减小。     

多喷嘴汽-液两相喷射器的工作特性研究

对以湿蒸汽为工作流体的多喷嘴汽–液喷射器机制进行研究,利用质量、能量及动量守恒方程建立了喷射器工作特性一维理论模型。模型求解过程中,采用两相临界流均相平衡模型计算单喷射蒸汽喷嘴的临界流速,并利用多喷射速度系数对其修正,得到多喷射蒸汽喷嘴的出口速度;综合考虑Cattadori的壁面力和Howard的喉部压损理论对流动的影响来确定混合室阻力。为验证模型的正确性,设计以湿蒸汽为工作蒸汽的实验台,并采用多喷嘴喷射器作为实验元件。研究结果表明:容积喷射系数随压力比的增大而减小,且增大喷射器的截面比可使容积喷射系数增加,但缩小了喷射器的工作范围;容积喷射系数随蒸汽干度的增大和过冷水温度的升高而减小。理论计算结果与实验值基本相符。     

水工沥青混凝土直接拉伸力学性能试验研究北大核心CSCD

水工沥青混凝土的拉伸力学性能对深入研究高土石坝防渗体结构拉裂破坏等问题至关重要。针对现有水工沥青混凝土直接拉伸试验存在的问题,本文研发了可温控的直接拉伸试验装置,在-30~15℃环境中开展了直接拉伸力学性能试验研究;基于Mohr-Coulomb准则,分析了黏聚力和内摩擦角随温度变化的规律。试验结果表明:当温度小于0℃时,拉应力与应变大致呈线性关系,试件达到峰值应力随即断裂;当温度大于0℃时,试件达到峰值应力后经历了一定程度的塑性变形而后断裂,并随着温度的升高,塑性变形的范围越大。当温度由-30℃升高至15℃时,拉伸强度和黏聚力随温度的升高先增大后减小,温度为-20℃时,拉伸强度和黏聚力最大;拉伸模量随温度的升高而降低;峰值应变随温度的升高而增大;内摩擦角随温度的升高先减小后增大,温度为0℃时,内摩擦角最小;在拉伸荷载作用下,试件断裂面中骨料断裂的比例随温度的升高而减小。此外,本文提出的经验公式较好反映了拉伸强度、拉伸模量、峰值应变、黏聚力及内摩擦角随温度变化的规律,与试验结果吻合较好。     

基于量纲分析的滴灌管水头损失预测模型

通过室内试验分析了管长、滴头间距和入口压力3个因素对滴灌管总水头损失的影响,结果表明:滴灌管总水头损失随管长和首部压力的增大、滴头间距的减小而增大,且变化速率随管长增大和滴头间距减小而增大,随首部压力的变化较为稳定,呈现良好的线性相关关系。针对目前滴灌管水力计算需要推求多孔系数、估算扩大系数、计算量大等问题,将影响滴灌管水头损失的基本量滴灌管入口断面平均流速υ0、滴灌管内径D、液体动力黏滞系数ν、重力加速度g、为管道长度L、滴头间距s,运用量纲分析方法导出为四个无量纲量υ0D/ν,υ02/g D,LD/s~2和ε,通过多元回归建立了具有量纲和谐性的滴灌管水头损失计算公式,分析了滴灌管能坡曲线的函数形式,回归得到了水头损失比和沿程压力分布模型。以上模型预测值与实测数据拟合效果良好,可为滴灌系统水力计算及设计提供参考。     

感应荷电过程中喷雾荷电特性影响规律实验研究

荷电水雾可有效提高液滴捕集微细颗粒物的效率,其中液滴的荷电特性是影响荷电水雾除尘效率的重要因素。为此,从水雾感应荷电理论出发,建立了液滴群荷电量的理论计算式,通过改变荷电电压、电极间距、雾化压力以及电极环直径,实验研究了各种因素对液滴荷质比的影响规律,并测试了喷雾特性。实验研究结果表明:液滴荷质比随荷电电压的升高而先增大后减小,随电极环直径的增大而减小,随电极间距的增大而增大;液滴的荷电效果与雾化压力有关,且对于同一喷嘴存在荷电效果最佳的雾化压力值;液滴粒径随荷电电压的增大而逐渐减小,且当液滴粒径较小时,荷电电压对液滴粒径的影响相对较弱。该研究结果对于提高液滴的荷电效果、促进荷电水雾在控制微细颗粒物方面的应用具有重要的指导意义。     

乙醇小尺度射流扩散火焰燃烧温度及稳燃特性EI北大核心CSCD

对自由射流和受限射流乙醇小尺度扩散火焰的燃烧温度及稳燃特性进行了实验研究。结果表明:火焰在静止空气中燃烧会经历淬熄前火焰、稳燃火焰、振荡前火焰、振荡火焰4个不同的状态。受限空间和自由空间下,火焰峰值温度随雷诺数增大均会经历增大,稳定和减小3个阶段,自由空间下,其温度最高可达1300K。尾部烟气温度随雷诺数先增大后保持稳定,其温度最高可达480K。只有当内径小到一定程度,玻璃管壁温才会随雷诺数有较大增加,其温度最高可达370K。随着受限空间内径的减小,火焰的燃烧上限明显降低,且均比自由空间时的低,而燃烧下限几乎均与自由空间时相同。在本实验范围内,热熄火是淬熄的主要因素,而燃料的不完全燃烧则是火焰由稳定燃烧转变为振荡燃烧的主要因素。     

乙醇小尺度射流扩散火焰燃烧温度及稳燃特性

对自由射流和受限射流乙醇小尺度扩散火焰的燃烧温度及稳燃特性进行了实验研究。结果表明:火焰在静止空气中燃烧会经历淬熄前火焰、稳燃火焰、振荡前火焰、振荡火焰4个不同的状态。受限空间和自由空间下,火焰峰值温度随雷诺数增大均会经历增大,稳定和减小3个阶段,自由空间下,其温度最高可达1300K。尾部烟气温度随雷诺数先增大后保持稳定,其温度最高可达480K。只有当内径小到一定程度,玻璃管壁温才会随雷诺数有较大增加,其温度最高可达370K。随着受限空间内径的减小,火焰的燃烧上限明显降低,且均比自由空间时的低,而燃烧下限几乎均与自由空间时相同。在本实验范围内,热熄火是淬熄的主要因素,而燃料的不完全燃烧则是火焰由稳定燃烧转变为振荡燃烧的主要因素。     

燃气涡轮发动机预旋系统温降和功耗的作用机制与理论分析

涡轮预旋供气系统内转-静盘腔和转-转盘腔的功热转换性能直接影响涡轮旋转动叶的高温热防护。文中重点开展理论分析,揭示预旋供气系统温降和功耗二者性能指标的关联机制。理论推导结果发现,系统无量纲温降和无量纲功耗特性与旋流恢复系数、预旋半径比、预旋喷嘴出口速度系数及转子马赫数变量的函数关系呈现强关联。基于能量守恒定律,系统无量纲功耗随无量纲温降增大而线性减小;当系统温降越高时,则系统功耗越低。绝热条件下,随着预旋喷嘴出口速度系数增大、转子马赫数减小,系统无量纲温降和无量纲功耗分别呈现增大和减小的趋势。因此,温降和功耗的关联机制可以有效评估预旋供气系统性能设计的优劣。     

槽式太阳能集热器集热性能模拟研究

分析了太阳直射辐射强度、集热管进口流体温度、集热管进口流体速度三个因素对太阳能集热器热效率、吸热管表面和玻璃套管表面最大温升的影响。结果表明:集热器的集热效率随太阳直射辐射强度增加、进口流体速度增大而增大,随进口流体温度升高而减小;吸热管表面最大温差随太阳直射辐射强度增加而增大,随进口流体速度增大而减小;随进口流体温度升高先增大后减小;玻璃套管表面最大温差随太阳直射辐射强度增加、进口流体温度升高而增大,随进口流体速度增大而减小。     

煤粉燃烧炉膛沿程NOx释放规律的研究

对一维炉内煤粉燃烧，炉膛沿程NOx的释放规律进行了数值模拟和试验研究。研究结果表明：炉内温度升高，NOx的析出峰值升高，位置前移，温度达到一定值后，随温度的升高, NOx 的释放量又呈下降趋势；煤中含氮量越多，NOx释放量越大，NOx的析出峰值位置，随煤种碳化程度的增加而逐渐后移；随过量空气系数的增加，NOx释放量呈明显增加的趋势；NOx的释放量与煤粉粒度的关系中，存在一个煤粉平均粒度临界值dc，当煤粉粒度d≤dc时，随煤粉粒度的减小，NOx的释放量减小，当煤粉粒度d>dc时，随煤粉粒度的减小，NOx的释放量增大；模拟计算同试验结果吻合较好。     

凝汽器主凝结区火积耗散分析

基于火积耗散理论,对凝汽器主凝结区内的换热过程进行计算分析。结果表明:影响凝汽器内火积耗散率的主要因素为冷却水入口温度、冷却水流量、空汽含量、凝汽器压力、管束布置等;沿冷却水流动方向火积耗散率不断减小,减小速度随冷却水温的提高而减小;不同冷却水入口温度下的火积耗散率沿流程变化趋势一致;在5~20℃之间火积耗散率随冷却水入口温度的增加而迅速减小,高于20℃冷却水入口温度对火积耗散率无影响。     

考虑颗粒强度尺寸效应的堆石体缩尺效应研究北大核心CSCD

统计分析了国内外堆石体尺寸效应室内试验研究成果,认为采用相同试验颗粒来源及相同制样方法时,缩尺效应主要是由颗粒强度的尺寸效应所产生。将能够描述不同粒径颗粒的强度表达式引入到服从Weibull分布的生存概率模型,并以此来考虑颗粒强度的尺寸效应。采用连续-离散耦合分析方法,研究了颗粒强度的尺寸效应对堆石体室内试验缩尺效应的影响,从细观层面揭示了室内试验尺寸效应的产生机制。数值模拟结果表明:缩尺效应主要是由法向接触力各向异性差异造成的;在相同颗粒强度尺寸效应参数?下,峰值内摩擦角随最大粒径的增大而减小,而破坏点对应的体积应变呈现出相反的变化趋势;对于同一尺寸试验,峰值内摩擦角随颗粒强度尺寸效应参数?的减小而减小,体积应变随?的减小而增大;考虑颗粒强度尺寸效应后,颗粒强度c?随粒径的增大而减小,颗粒平均法向和切向接触力随最大粒径的增大而增大,因此不同尺寸试样表现出明显的缩尺效应。     

考虑颗粒强度尺寸效应的堆石体缩尺效应研究

统计分析了国内外堆石体尺寸效应室内试验研究成果,认为采用相同试验颗粒来源及相同制样方法时,缩尺效应主要是由颗粒强度的尺寸效应所产生。将能够描述不同粒径颗粒的强度表达式引入到服从Weibull分布的生存概率模型,并以此来考虑颗粒强度的尺寸效应。采用连续-离散耦合分析方法,研究了颗粒强度的尺寸效应对堆石体室内试验缩尺效应的影响,从细观层面揭示了室内试验尺寸效应的产生机制。数值模拟结果表明:缩尺效应主要是由法向接触力各向异性差异造成的;在相同颗粒强度尺寸效应参数?下,峰值内摩擦角随最大粒径的增大而减小,而破坏点对应的体积应变呈现出相反的变化趋势;对于同一尺寸试验,峰值内摩擦角随颗粒强度尺寸效应参数?的减小而减小,体积应变随?的减小而增大;考虑颗粒强度尺寸效应后,颗粒强度c?随粒径的增大而减小,颗粒平均法向和切向接触力随最大粒径的增大而增大,因此不同尺寸试样表现出明显的缩尺效应。     

新型干法水泥窑纯低温双压余热发电系统热力参数优化

为了充分利用新型干法水泥窑窑头和窑尾排放烟气的余热,建立了适应于该热源的纯低温双压余热发电系统数学模型。以5 000t/d水泥生产过程为例,详细分析了窑头余热锅炉(AQC炉)和窑尾余热锅炉(SP炉)排气、高压段和低压段的蒸汽、汽轮机乏汽干度等参数之间的耦合关系,及其对整个系统热力性能的影响。通过对该余热发电系统主要热力参数的优化,得到了最大发电功率对应的蒸汽参数。研究结果表明:AQC炉高压段和SP炉的蒸汽量随排烟温度的降低而增大,而AQC炉低压段的蒸汽量相应减小;发电功率随着蒸发压力的降低呈先增大后减小的趋势,最大发电功率出现在高压蒸发压力为0.9~1.1MPa和低压蒸发压力为0.18~0.20MPa的区域内。     

电极间距对空腔阴极自脉冲放电影响的机制

为了进一步揭示空腔阴极自脉冲放电特性和机理,利用槽型空腔放电结构实验研究了阴极和阳极间距对自脉冲放电特性的影响。同时利用流体模型模拟研究了空腔阴极放电击穿阶段的微观动力学过程。结果表明,自脉冲放电过程中存在明显的负微分电阻现象,自脉冲频率随着平均电流的增加近似线性增加。阴极和阳极间距对自脉冲放电特性有一定影响。随着阴极和阳极间距的增加,极间平均电压和自脉冲频率增高,电流峰值减小,自脉冲电压峰值和最低值增高,自脉冲上升沿时间增长。电流最低值基本不随极间距的变化而变化。模拟结果表明,自脉冲放电为由位于孔口位置处的低电流、低电子密度、轴向电场为主放电模式,向孔内放电为主、较高电子密度、径向电场为主放电模式的周期性转换过程。空腔阴极自脉冲放电为净正空间电荷层或者说是虚拟阳极由孔外向孔内再移到孔外,强度先增强后减弱再增强的一个反复过程。阴极和阳极间距越小,阳极对腔内放电影响越明显,腔内放电更强烈,电流峰值越高。另外,研究结果表明,放电单元的等效电阻值主要由放电空间电子密度决定:电子密度越高,等效电阻越低。     

单晶硅与非晶硅薄膜光伏组件的光电特性研究

为了研究单晶硅和非晶硅三结叠层光伏组件在不同辐照强度下所表现出来的不同光电特性,采用对比测试和理论模拟的方法,分析辐照强度对这两种太阳电池光电特性的影响:对非晶和单晶硅组件而言,辐照强度引起组件的电流呈线性变化,电压变化较小,通过对比分析电流和电压的斜率,可以得到电流更容易受辐照强度变化的影响;随辐照强度的增强,单晶硅组件的填充因子和效率是先增大后减小,三结叠层非晶硅组件的填充因子先增大后减小,然而效率是持续增大的。     

环管型燃烧室横截面积变化对燃烧及NO_x生成的影响

采用数值模拟方法研究了环管型燃烧室横截面积变化对燃烧室燃烧、流动及燃烧室NO_x生成及排放的影响规律。分析表明:在环管型燃烧室主喷嘴出口形成主回流区,凸台区域形成外部回流区,外部回流区范围较小;随着横截面积增大,主回流区范围增大,温度峰值和高温区范围均有所减小;增大横截面积使得比面积热强度随之减小,燃烧室内温度水平逐渐下降,热力型NO_x生成速率降低,燃烧室出口NO_x排放量下降。     

直流电源驱动的等离子体点火器的点火特性

为获得等离子体点火器点火特性,使用自行设计的等离子体点火装置,对不同进口氩气压力和工作电流条件下的等离子体点火器高温射流特性和放电特性进行了实验研究,利用光谱仪对点火器出口处的发射光谱特征进行了测量,并根据光谱特征计算了等离子体的激发温度。结果表明:等离子体点火器的高温射流长度随进口氩气体积流量的增大先增大后减小,随工作电流的增大而增大;等离子体点火器的弧电流随进口氩气体积流量的增大而减小,随电源输出电流增大而增大;等离子体点火器出口射流的激发温度随工作电流的增大而增加,随氩气体积流量的增大而减小,所得结果对等离子体点火系统在航空发动机的实际应用具有一定的指导意义和参考价值。     

剪切速率对饱和黄土强度特性的影响

为了研究饱和黄土强度的影响因素,以原状饱和黄土为研究对象,应用TSZ30-2型台式三轴仪,进行了不同剪切速率及围压下的固结不排水三轴试验(CU)研究,试验结果表明剪切速率对饱和黄土的应力应变关系及强度特性有重要影响。在相同围压下,饱和黄土的峰值剪切强度随着剪切速率的增大呈现出先增后减的变化趋势,存在临界剪切速率;随着剪切速率的增大,内摩擦角逐步减小,黏聚力先增大后减小。     

新型顶部多喷嘴气流床气化炉热态数值模拟

针对某新型顶部多喷嘴气流床气化炉,通过物理建模方法建立了该气化炉的数学模型,运用非预混燃烧方法分析了热态运行条件下该炉与单喷嘴气流床气化炉差异,以及变工况条件下该炉合成气成分及温度分布变化规律。结果表明:较单喷嘴气流床气化炉,该炉具有更均匀的流场分布特性和更高的有效成分含量;变工况运行时,随着副喷嘴倾角增大,合成气中有效成分减少,合成气温度降低;随着主喷嘴物料流量比例增大,合成气中有效成分呈先增加后减小趋势,合成气温度逐渐增大。