碳纤维复合材料各向异性特性对气泡形态影响试验研究

为探究碳纤维复合材料各向异性特性对气泡溃灭形态的影响,利用高速全流场显示系统记录和观测单向纤维铺层的碳纤维复合材料边界附近气泡形态,以及复合材料边界变形随时间变化的过程,对气泡在不同铺层角度复合材料边界附近的形态变化进行分析。在气泡距复合材料边界相同初始距离下,针对铺层角度为0°、90°以及0°+90°交替叠加铺层的3种碳纤维复合材料板,对比了复合材料边界附近气泡的形态变化过程以及复合板变形的差异。研究结果表明：气泡在边界附近溃灭时产生高速射流以及冲击波是破坏边界的主要原因;铺层角度的不同会导致单向纤维复合材料边界的变形方式不同,从而严重影响气泡的形态演化过程以及溃灭方式。     

绕水翼空化流动速度分布的DPIV测量与分析

利用数字式粒子图像测速(DPIV)系统，对绕Hydronautics水翼流场的时均速度分布进行了测量。结果表明：随着空化数的降低，空化结构的发展决定了整个流场的速度分布；低速高脉动区域的范围基本上对应于空化区域；空化区域核心处的最低速度分布变得更为均匀，并在向下游移动的过程中影响范围逐渐变小；水翼后部主流区速度分布经历了一个均匀一震荡一逐渐均匀的发展过程；在超空化阶段，水翼吸力面前缘相对应的空化区域与主流区有相近的速度分布，而其它空化区域仍为低速区。     

防浪板对两栖车航行特性影响的研究

基于实验结果,文中采用数值模拟方法研究了防浪板对两栖车航行阻力特性的影响.结合k-ω湍流模型与多相流模型,对不加装防浪板、加装防浪板以及加装新型防浪板的两栖车的水上航行性能进行了数值模拟分析.研究结果表明,均相流模型与k-ω湍流模型相结合,能够很好地模拟两栖车水上航行阻力特性;防浪板能够有效地降低两栖车所受阻力,合理的防浪板结构最大减阻效率可达40%;并且,防浪板能够有效提高两栖车航行时的稳定性.     

绕水翼超空化流发展及其旋涡特性的实验研究

为深入了解超空化流场结构特性,利用数字粒子图像测速(DPIV)和高速全流场显示技术,观测了绕hydronautics水翼的超空化流动涡量场。采用空化流场中的空化泡作为示踪粒子来显示流动结构。结果表明:在超空化的不同发展阶段,流动涡量场呈现不同的分布特征:随着空化数的降低,上下涡带逐渐靠拢,并向后延伸、拉直;下涡带随空化区域内汽相和水汽混合相分布的不同而发生明显变化:空穴形成阶段的下涡带基本稳定;在两相共存阶段,汽相和水汽混合相的频繁转换使得下涡带的起始位置和形状发生剧烈的变化;而在超空化完全发展阶段,下涡带又趋于稳定,且起始位置移至水翼后部。在整个超空化阶段,汽相和水汽混合相之间存在着较大的速度梯度;与来流方向相比,垂直于来流方向的速度脉动要大得多。     

基于动网格的两栖车航行姿态数值模拟

针对两栖车水上航行姿态,构建描述两栖车水上运动的动力学模型,采用混合耦合算法和动网格技术研究静水直航状态下,两栖车航行姿态的变化规律,模拟结果与实验值吻合较好。研究结果表明：车体达到稳定航行姿态会经历大幅振荡调整阶段和平稳运动阶段,车体平衡后,升沉和纵倾仍会有小幅变化;两栖车由排水航行状态逐步增速到滑行状态的过程中,车体重心逐渐升高,动升力在支撑车重成分中所占的比例越来越大,静浮力则越来越小。     

绕锥头回转体通气超空化流场结构研究

采用实验与数值计算的方法对绕锥头回转体通气超空化流场结构进行研究。为捕捉通气空化空泡区域内复杂的旋涡结构,数值计算采用滤波器湍流模型;为更加细致地描述空泡区域内的流场结构,应用欧拉和拉格朗日两种分析方法对空泡区域的流场进行分析。研究结果表明：超空化形成以后,从通气孔出流的气体沿着水气相交界面向空泡尾部流动,到达空泡尾流区后,部分气体直接脱离空泡区域向下游发展,部分气体在反向射流的作用下补充到空泡区域内部;原本存留在空泡中前部的气体在空泡内部做不规则运动,不能脱离空泡区域;空泡尾流区的部分流体脱离空泡区域形成脱落空泡团,部分流体在反向射流的作用下在空泡区域作旋涡运动。     

Cavitation Inception in Turbulent Flows Around a Hydrofoil

For most engineering purposes cavitation de-grades performance.Engineering designs are ai med atproducing geometries and operating conditions thatresist cavitation.It is desirable to identify,under-stand,predict,and control the physical mechanismsleading to cavitation inception.One of the centralproblems in cavitation research has been the predic-tion of the onset or inception of cavitation.The cavi-tation occurring in a flow system is related to thepressure field and viscous flowpatterns[1].…     

微通道反应器氯磷酸单丁酯与正丁醇酯化反应数值模拟

基于微通道反应器内氯磷酸单丁酯（MCP）与正丁醇（n-BuOH）酯化反应的实验结果,确定了有限速率（finite-rate）模型所需的反应动力学参数（活化能和指前因子）,进而通过此模型,采用数值模拟方法讨论了微通道几何尺寸及反应物进口流速对整个反应体系的影响。研究结果表明：在相同停留时间的前提下,管径减小使反应器出口位置的转化率升高,最高可达73%,并且反应器内物质分布的均匀性和一致性得到提升;在物料进口流速不变的条件下,随着反应器管长增加,出口位置反应物转化率有所提高,最高可达64%,但在实验条件的停留时间下,出口位置反应物转化率并没有达到峰值,峰值所在位置与出口位置相距约0.89m,存在一定的滞后现象;减小反应物进口流速会提高反应物的轴向转化率,但同时也会降低产品的质量流率。     

Analysis on Velocity Characteristics of Cavitation Flow Around Hydrofoil

The time-averaged velocity distributions in flows around a hydronautics hydrofoil were measured by using a digital particle image velocimeter(DPIV) system.The results show that the velocity distribution in the whole flow field depends on the development of cavitation structures with the decreasing of cavitation number.The high-fluctuation region with lower velocity relates to the cavitation area.The lowest velocity distribution in the cavity core becomes more uniform,and its influence becomes smaller gradua...     

轴对称体空化水动力脉动特性的实验研究

为了研究轴对称体非定常空化的脉动特性,采用高速全流场显示技术和动态测力系统实验研究了绕半球型和平头轴对称体的非定常空化流场及其动力特性。实验在闭式水洞中进行,采用高速摄影的方法观察了在不同空化数下绕半球型和平头轴对称体的空穴形态,总结了在不同空化数下空泡形态的脉动特性;测量了轴对称体受到的阻力,并对阻力信号进行了时频分析,得到了轴对称体阻力在非定常空化阶段的时频特征。结果表明:空泡形态及其对应的动力特征随着空化数的变化存在明显的非定常特性,空化流场形态与动力特征频率存在高度的相关性。并且不同头型轴对称体的脉动特性存在明显的差异,半球型轴对称体空泡流动的脉动主要是空泡尾部的高频小脱落引起的,而平头轴对称体的空泡流脉动成分主要是大尺度的漩涡空泡团的周期性脱落,空化流场的低频特征频率与空泡的大断裂相对应。