泡沫陶瓷中燃油喷雾液滴蒸发混合的数值研究

将孔隙率0．85的泡沫陶瓷简化为由128个正方形格栅等间距排列构成的区域,在二维计算区域中,用反弹模型模拟液滴与泡沫陶瓷及边界壁面碰撞后液滴运动轨迹的变化．在不同的栅格壁面温度、喷雾锥角及燃料喷雾速度时,在常压及层流状态下,研究喷雾液滴在泡沫陶瓷中的蒸发特性．计算结果表明,泡沫陶瓷温度是决定燃油蒸发速率的关键因素;大喷雾锥角时,燃油蒸气分布较均匀;减小喷雾速度会使燃油蒸气分布不均匀．     

汽油喷雾撞壁雾化的数值模拟

撞壁雾化是现代直喷式中小缸径发动机中普遍存在的现象,研究撞壁雾化的特性对改善发动机的燃烧具有重要的意义。根据Mundo等人提出的飞溅喷雾撞壁模型,对定容室中的汽油喷雾撞壁现象进行了模拟计算与分析。通过改变壁面温度、壁面粗糙度、喷雾速度及网格数,对比分析了不同条件下喷雾撞壁过程发生的变化,为进一步进行喷雾撞壁试验、完善喷雾撞壁模型提供了参考。     

粗糙圆管内超临界航空煤油湍流换热特性分析

给出了国产航空煤油RP-3的三组分热物性替代燃料模型。采用k-ε湍流模型结合增强壁面处理的方法对超临界压力下航空煤油RP-3在圆形粗糙冷却通道中的流动与换热过程进行数值研究。分析了粗糙元形状、高度以及间高比等因素对其超临界流动和传热特性的影响规律,探究了人为粗糙度强化超临界航空煤油换热的机理。结果表明,人为设置粗糙元能使壁面附近产生局部回流区和旋涡结构,强化煤油与受热壁面间的对流换热。通过合理布置粗糙元结构,能大幅降低圆形冷却通道的壁面温度,有效抑制航空煤油的超临界传热恶化现象的发生。     

偏置燃烧室柴油机缸内喷雾性能研究

本文借助三维流体分析软件STAR—CD模拟研究了偏置燃烧室柴油机机中不同喷孔特性（喷孔与燃烧室壁面距离、喷雾锥角等）对缸内流场和喷雾性能的影响。结果表明：燃烧室偏置对各个喷孔的喷雾性能影响显著,具有明显的非对称性;为了使燃油到达燃烧室底部,应适当减小喷孔与燃烧室壁面距离;同时可以适当减小喷雾锥角,提高燃烧室凹坑内的空气利用率。     

烧结-热等静压炉结构优化与仿真

通过对烧结-热等静压炉石墨发热体的优化设计,改善石墨筒内温度场的均匀性,以解决实际生产中存在的石墨筒内温度分布不均匀、底部空间和靠近两个炉门侧空间温度偏低的问题,并对石墨发热体改进前后石墨筒内温度场分布情况进行了数值仿真。结果显示,改进后石墨筒内及整炉烧结制品表面温度场均匀性得到明显的改善,减少了由于炉门处未布置发热体所带来的影响。     

环形布膜器垂直管内R113降膜蒸发换热特性数值研究

通过建立垂直管内降膜蒸发物理数学模型,对环形插头型布膜器管内R113的气液两相逆流降膜蒸发换热特性进行二维非稳态数值研究,分析了管内液膜流动分布以及壁面温度和液膜表面温度分布,对比了加热前后液膜厚度的变化.结果表明:随着降膜蒸发过程的进行,液膜下端开始出现液滴飞溅,且不断向上端发展;R113在管内降膜蒸发过程中壁面温度和液膜表面温度沿流动方向逐渐升高,气相温度变化趋势则相反;从壁面到管中心,温度沿径向逐步降低,在近壁面1mm前后其分布趋势相反;加热后液膜厚度明显减小,且下游液膜厚度变得相对均匀.     

环境气体温度和密度对柴油机高压喷雾的扩展和碰壁过程的影响

本文在定容弹中用高速摄影研究了环境气体温度和密度对喷射压力为75～134MPa的柴油机喷雾贯穿距离、喷雾角及碰壁过程的影响.结果表明,环境温度对高压喷雾的影响远比对常规压力喷雾显著.环境温度升高后,高压喷雾的贯穿距离有所减小,而喷雾角则明显增大,在高温高密度下,喷雾角可增至30°以上.高压喷雾与常温壁面碰撞时,几乎看不到反跳现象,但在壁温较高时,壁面附近将有较浓密的液雾,且在液雾和壁面间有一蒸气层.环境密度对高压喷雾的影响在定性上与对常规压力喷雾相同.当喷射压力由75MPa提高到134MPa时,贯穿距离反而有所减小.本文根据这一实验结果提出了一个考虑了喷射压力和温度影响的计算贯穿距离的经验公式.     

喷雾冷却在单相区中换热特性的数值模拟研究

喷雾冷却是一种高热流密度的冷却方式,按传热机理的不同可以分为单相区和两相区。针对单相区,建立三维传热模型,利用CFD仿真技术对喷雾冷却过程进行数值模拟,并研究了喷雾的高度、流量密度等参数对喷雾冷却传热性能的影响规律。结果显示:当传热稳定时,传热面温度由圆心沿径向逐渐增高,并且随喷雾流量密度的增大,温度分布的均匀性变差;保持喷雾作用面积不变,增大喷雾流量或减小喷雾高度,喷雾的传热能力显著增强;数值模拟结果与实验数据吻合,验证了该模型的可靠性,可为喷雾冷却系统的设计、优化提供依据。     

两相流喷雾冷却持续散热表面的方法研究

针对固体激光设备、电子设备以及能源系统热管理系统热流密度过高、换热效率较低以及耗能较大的难题,提出两相流喷雾冷却新方案。利用控制变量法,通过模拟与实验研究喷雾冷却过程中热沉表面温度变化趋势、热沉表面温度分布规律、换热系数变化规律。研究表明：气液两相流喷雾可以实现快速均匀的冷却;热沉表面温度随被冷却物体底面热流密度的增加而增加,底面的热流密度为20 W/cm²时,热沉表面温度最低,为35.6℃;热沉表面的换热系数随被冷却物体底面热流密度值的增加而增大,底面的热流密度为90 W/cm²时,热沉表面换热系数最高,为13 165.9 W/(m²·K)。     

柴油机活塞在流域换热冷却下的温度场计算分析

活塞作为低速机中承受极高热负荷的重要部件,实现活塞的合理冷却是保证柴油机安全稳定运行的必要手段。为了丰富国内关于低速机活塞复杂冷却腔冷却问题的研究,在借鉴前人研究成果的基础上,进一步分析研究了活塞在动态流域换热冷却下的温度场分布规律。研究发现,活塞的瞬态温度场和稳态温度场分布一致,最低温度均出现在顶面中心,顶面的温度变化趋势与缸内温度场变化规律一致。同时,通过活塞流域分析可知,冷却腔壁面的温度波动主要受冷却流域与壁面对流传热系数值的影响。