无阀微泵损失系数及整流效率

为了得到适于无阀微泵所处低雷诺数层流条件下的总压/压强损失理论,对扩张/收缩管组件各部分进行优化设计.由能量耗散和压强降低原理,建立无阀微泵的总压以及压强损失理论;利用有限元软件,建立扩张/收缩管组件的有限元模型,进行流场仿真分析;分析驱动压强,扩张角对扩张/收缩管组件总压/压强损失以及整流效率的影响.仿真结果显示:扩张/收缩管组件各部分总压损失均不可忽略;当无量纲压力pw大于6.4×104时,出口段的压强损失可以认为是0;总损失系数随扩张角以及驱动压强的增大而减小;当pw小于4.48×104时,扩张角越大微泵整流效率越高;而当pw大于19.2×104时,扩张角越小微泵整流效率越高.     

高原环境增压器离心压气机特性试验研究

针对所研制的高压比涡轮增压器压气机,基于构建的进气高原模拟试验台架,开展高原环境下车用增压器压气机特性试验分析与研究,以探讨高压比压气机高原特性的变化规律,并获得相应的验模试验数据。结果表明：在高原环境下,随着海拔的升高,压气机质量流量减小,同转速下最高压比基本保持不变,效率、雷诺数有所降低。海拔自1 000 m升高至4 500 m,质量流量减小26%~44%,效率降低1%~3.5%,压气机进口气体雷诺数降低约30%,近50%以上工况不满足雷诺数处于自模区假设。同时,压气机稳定工作流量范围拓宽,最高可拓宽11%,发生在高压比高转速工况。随海拔的升高,压气机体积流量减小,体积流量特性变化幅度较小,约3%(小于折合质量流量变化特性);因此,忽略系统效应的喘振线差异,可以采用体积流量特性进行变海拔高原环境离心压气机特性及内部流动对比研究。在高原环境下,以折合参数绘制的通用特性与零海拔特性差别较大,尤其是4 500 m海拔,不具备较好的可比性和参照性;而以相似参数绘制的通用特性同时也存在差异,但与折合流量特性、实际流量特性相比,随海拔变化最小,可用于不同海拔特性对比研究。由于雷诺数变化的影响,离心压气机特性随海拔高度存在差异,以马赫数相似为基础的特性曲线绘制方法存在偏差,不再有效;此时,对压气机在高原特性的研究,需要采用实际流量和实际转速;但在不同海拔特性曲线对比研究方面,采用相似参数为基础绘制的特性曲线具有较好的直观可比性。     

不同雷诺数下90°城门洞形弯道内二次流及动能修正系数的研究

利用FLUENT软件并结合Realizable κ-ε湍流模型,对不同雷诺数下水平面上的90°有压城门洞形弯道进行三维数值模拟,研究了雷诺数为2×104~2×107的湍流区弯道内的二次流、动能修正系数随雷诺数改变的变化规律,并给出了二次流发展情况、流速分布均匀性的判断依据。结果表明,虽然雷诺数为二次流强度的主要影响因子,但位于该区内的雷诺数对二次流并无明显影响;雷诺数越大,水流混掺加剧致使水流越紊乱,而动能修正系数反而越小,断面流速分布越均匀;二次流能显著地削减动能修正系数值,且雷诺数越小,这种削减作用越大;压差系数可作为判断二次流的发展状况的依据;流速峰值与流速平均值的比值可作为判断城门洞形断面流速分布的均匀性的依据,且雷诺数越大,适用性越好。     

Computational Investigation of Blade slotting on a High-Load Low-Pressure Turbine Profile at various Reynolds Numbers：Part Ⅰ——Slotting Scheme＇s Verification

Boundary layer separation and reattachment is often an unavoidable feature of low pressure (LP) turbine,one of the main causes of this phenomenon is the high altitude low Reynolds number experienced by the modern LP turbine stage in aero-engine.Although an excellent turbine airfoil design can avoid flow separation on certain extent,but within flight envelope,LP turbine’s characteristic Reynolds number may varied greatly,so it will be still under the risk of the presence of separation bubble.In this two parts paper a new concept of slotted-blade was raised to testify the gain of the blade slotting.A high aerodynamic loading LP turbine blade IET-LPTA was under investigated with different Reynolds number.Computational results reveal that the blade slotting could be a way of choice to suppress separation bubble and reduce profile loss under the condition of low Reynolds number,although its position and geometry need to be further investigated.     

低速非达西流临界雷诺数实验研究

在束缚水饱和度下油驱油和残余油饱和度下水驱水的实验基础上,运用前人的低渗透油藏低速非达西判定方法,得到了束缚水饱和度下油驱和残余油饱和度下水驱低速非达西的临界雷诺数。研究表明,束缚水饱和度下油驱和残余油饱和度下水驱低速非达西的临界雷诺数不同,也就是说,驱替与被驱替介质不同,产生低速非达西的临界雷诺数不一样。分析了产生这一现象的原因,并通过实例给出了应用临界雷诺数计算出现低速非达西的临界渗流速度。     

薄膜沿斜面的层流流动

本文讨论了牛顿流体沿斜面的薄膜层流流动。文中力求用近似的方法求得速度分布和自由面形状,以实例来分析入口速度分布对以后的速度场的影响,当流动比较平缓时,结果比较理想。     

旋流非预混火焰长度的实验研究与理论预测

在旋流非预混燃烧条件下,测量了变燃料量和变燃烧室压力工况下的火焰长度。采用基于直喷射流火焰建立的Fr模型、Fr_f模型及无量纲热释放率Q~*模型对火焰长度进行预测,将预测结果进行旋流修正后与实验结果进行比较。结果表明:随着燃料量的增大,火焰长度增大,这是由于形成火焰表面所需的空气卷吸增强所致;而随着压力的增大,火焰长度减小。3个模型的旋流修正结果均准确地预测了火焰长度的变化趋势,其预测值均高于实验值,预测值分别是实验值的1.2倍、1.7倍及1.3倍。基于3种模型,将实验数据进行拟合,得到新的关联式,提出了一种基于雷诺数的计算方法。     

枞树型叶根间隙流量试验与数值研究

为了研究气流在涡轮枞树型叶根间隙内的流动特性，以及校核与优化现有叶根间隙流量计算关联式。以某型地面燃气轮机涡轮一级转子枞树型叶根间隙为对象，对其进行了流量试验与三维数值模拟研究。测量了进出口压比范围为1～2工况下通过叶根间隙的流量值，该流量值对应的流动雷诺数范围为1 700～16 500。并在ANSYS/CFX中对相同模型及进出口边界条件下叶根间隙内的流动进行数值模拟，获得叶根间隙截面流动结构，同时计算了长径比39～118范围内，不同压比工况下通过叶根间隙的流量。研究表明：随着压比增大，流过叶根间隙的流量增大趋势逐渐减小；随着长径比增大，流过叶根间隙流量逐渐减小；文献[10-11]提供的叶根间隙流量计算关联式的计算结果与试验测量值平均误差16.3%;与关联式流量计算值随压比变化趋势不同，试验测量值分布曲线随压比增大无明显转折；两端宽、中间窄的叶根间隙通道结构使得流道内层流与湍流共存，从而造成了上述偏差；针对上述偏差，根据试验与三维数值模拟结果拟合了新的叶根间隙流量计算关联式。     

气井井筒临界携垢流量计算与分析

为准确预测气井井筒临界携垢流量，优化气井防垢措施，指导气井后期生产制度选择，基于气固两相流理论建立了气井井筒临界携垢流量计算方法。采用该计算方法研究了温度、压力、垢物颗粒直径、油管尺寸等因素对临界携垢流量的影响，并对海上T-C1井临界携垢流量进行了预测。结果表明：气井井筒临界携垢流量随着温度的下降而减小，随着压力的增加而变大，随着颗粒直径的增大而增大，随着油管直径的增加而变大；T-C1井中100μm垢物颗粒的临界携垢流量为10.2×10⁴ m³/d,当实际产量略低于临界携垢流量时，井筒会积聚垢物颗粒，导致产量持续下降，从而进一步加剧垢物积聚，造成气井很快出现停喷现象，预测结果与实际生产和作业情况相符。可见基于气固两相流理论建立的气井井筒临界携垢流量计算方法准确、可靠。所得结论可为优化气井防垢措施提供一定的理论依据。     

对工程流体力学中临界雷诺数使用的讨论

雷诺数是流体力学中很重要的粘性力相似准数,它是分析流体流动状态和研究流体摩擦阻力的基础。但教材和专著中对其介绍,有的不仔细,有的甚至是错误的,以至影响教学和工程应用。根据几年来工程流体力学教学中应用的几本教材并查阅部分资料总结写成此文,望对教材的编写和工程中对雷诺数的应用有所帮助。