热非平衡效应与切应力耦合作用下波状液膜流的稳定性

当液体薄膜流界面同时存在切应力和相变时,切应力和相变引起的非热平衡效应将改变液膜的流动状态和界面力平衡状态,二者的相互耦合将使流体动力学特性和稳定性更为复杂。基于完整边界条件,采用参数摄动法,建立了沿倾斜壁面下降的热非平衡效应与切应力耦合作用下的二维液膜流动的Orr-Sommerfeld方程,得到波速和扰动增长率的表达式,着重分析了相变和切应力的影响。结果表明：冷凝状态及其相变强度的增加使得液膜的稳定性得到加强;而蒸发状态及其相变强度的增加导致液膜稳定性减弱;反向切应力有利于流动稳定,正向切应力不利于流动稳定;热非平衡效应不仅影响扰动增长率,而且对临界波数和临界雷诺数也有影响。     

蒸发或冷凝薄液膜的空间稳定性分析

该文以边界层理论为基础，考虑完整的边界条件，研究了液膜在蒸发，等温和冷凝状态下的线性二维表面波扰动的空间稳定性，对两种不同类型扰动的稳定性进行了理论研究，给出了波数，空间增长率以及波速的变化趋势，分析了雷诺数，倾角，热毛细力以及在蒸发，等温和冷凝三种状态对液膜稳定性的影响。     

剪切波状液膜流动稳定性研究

剪切波状液膜作为一种重要的液膜流动形式，因受界面剪切力的影响，其水动力学特性和流动稳定特征与自由降膜流动明显不同。基于边界层模型，在考虑完整的边界条件下，采用积分法和线性化理论，推导了沿倾斜壁面下降的二维剪切液膜表面波线性稳定性方程，方程中包含界面剪切力、雷诺数、波数和倾角的影响。研究表明，剪切液膜流动存在3种状态，由界面剪切力和重力分量gsinq 决定；正向剪切力促使流动稳定性减弱；反向剪切力在小雷诺数时使稳定性减弱，大雷诺数时使稳定性增强；随倾角增加，重力稳定分量的作用减弱，不稳定分量的作用增强，液膜流动趋于不稳定。     

蒸发、等温或冷凝薄液膜二维表面波的通用时空稳定性方程

处于蒸发或冷凝状态下的液膜，由于界面热不平衡效应的影响，导致其汽液界面条件与等温情形明显不同，这在一定程度上将影响液膜流动的稳定性。该文以边界层理论为基础，考虑完整的边界条件，推导沿倾斜壁面下降的、处于蒸发、等温和冷凝状态下普遍适用的二维表面波通用时空稳定性方程。方程中包含了雷诺数、热毛细力、倾角、流体物性以及蒸发、等温和冷凝条件的影响。通过中性稳定性特征曲线进一步分析了上述因素在不同雷诺数下的作用，从理论上揭示了液膜表面波流动的稳定性特征。     

气液界面剪切力对液膜流动稳定性的影响

沿倾斜壁面下降的薄液膜表面受气流剪切力的影响将产生波动,液膜表面的波动特性和力平衡关系决定液膜流动特性和稳定性。基于边界层理论和积分法建立的二维剪切液膜表面波线性稳定性方程,分析了不同情况下剪切力对液膜稳定性的影响。研究表明,正向剪切力为不稳定性因素,反向剪切力为稳定性因素;正向剪切力使临界波数、扰动增长率和波速增大,使临界雷诺数减小;反向剪切力则起相反的作用;与反向剪切力相比,正向剪切力对液膜稳定性的影响相对显著;长波的传播速度受剪切力的影响比短波更大。     

超临界二氧化碳压缩机非平衡冷凝研究进展

压缩机是超临界二氧化碳（S-CO2）动力循环系统的核心设备,其工作在S-CO2的近临界区域,因此S-CO2工质在压缩机内流动时易发生非平衡冷凝,影响系统性能与可靠性。压缩机内部的S-CO2非平衡冷凝实验观测难度大,数值模拟复杂,相关S-CO2压缩机设计经验也较为缺乏。本文结合近年研究成果,从研究方法、数学模型和实验研究等角度总结了目前S-CO2非平衡冷凝的研究进展,指出了需进一步开展的研究方向,如改变喷管几何结构参数,从而改变成核区体积,以改变流体在亚稳态区的滞留时间;改进气体状态方程进而提高亚稳态区域热物性精度,从而准确进行数值模拟;在设计S-CO2压缩机时,利用实验测得的Wilson线设定压缩机进口条件,构建新的安全边界等。     

切应力下液膜线性稳定性分析

沿倾斜壁面下降的薄液膜表面受气流剪切力的影响产生波动,液膜表面的波动特性和力平衡关系基于液膜表面的力平衡方程和边界条件,建立了在切应力作用下表征沿倾斜壁面下降液膜流动特性的O-S方程。结合切应力作用下液膜的流动状态,分析了表面波扰动在初发时刻的不稳定性,并着重描述引发不稳定性的各种物理原因。研究表明：表面张力和重力的横向分量为稳定性因素,重力的纵向分量为不稳定性因素。切应力对表面波的稳定性作用与气流方向和液膜的流动状态相关。     

切应力作用下的液膜稳定性分析

气液界面存在同向或反向切应力时，在一定程度上影响到液膜的水动力学特性和流动稳定性，并改变其热质传递特性。基于完整的边界条件，建立了切应力作用下沿倾斜壁面下降的液膜表面波的Orr-Sommerfeld方程。采用摄动方法求解出波速表达式，分析了切应力、雷诺数、波数、表面张力、倾角和温度等参数对液膜稳定性影响。研究表明：同向切应力为不稳定性因素，反向切应力的稳定性影响与第一和第二临界切应力有关；反向切应力使临界雷诺数增大，同向切应力使其减小；波数和流体温度对稳定性的影响与切应力的方向也密切相关。     

重力热管冷凝段中液膜的传热分析

介绍了重力式热管的工作原理,通过建立重力热管中冷凝段的传热控制方程,求解出重力热管冷凝段平均换热系数的公式,并给出检验冷凝段液膜是否为层流的雷诺数表达式。同时验证了与实际应用相吻合。