合成射流与主流相互作用的数值研究

本文采用动网格技术,利用大涡模拟求解三维N-S方程,对直射流以及倾斜角为30°的斜射流进行了三维数值模拟。数值模拟结果表明:数值模拟的直射流出口速度曲线与理论速度曲线吻合较好,通过直射流与斜射流对比发现,直射流产生的涡环为对称涡环,而斜射流的为不对称涡环;直射流射流出口时均速度影响范围大于斜射流,但是其射流宽度小于斜射流射流宽度。本文还分析了射流与主流的相互作用,数值模拟了不同主流速度下射流的运动状态,结果表明:主流速度为2.0 m/s时,直射流产生的涡环受到主流的作用发生倾斜,斜射流产生的涡环由于主流的作用,变成典型的马蹄涡形式;由于射流对主流的影响,直射流对主流速度起阻碍作用,减缓了边界层及附近主流的速度,斜射流加速了主流边界层内的流体速度,使边界层速度更加饱满;随着主流速度的提高,射流产生的涡环被主流吹扫进入边界层,在壁面上发生破裂,与边界层内流体混合,射流对主流的的影响减弱。     

微射流作动器参数分析

使用集总参数法,建立了描述微射流作动器工作过程的数学模型。计算结果显示,对于给定的驱动模式,作动器各工作参数基本上随驱动频率同步发展。另外存在着最佳伯驱动电压频率和开口大小,使得作动器的能量转换效率最高。     

射流偏转及实际炉膛切圆的分析计算方法

首先介绍了在切圆燃烧炉膛内燃烧器流偏转方面的研究现状,然后根据对炉内流动工况的观测,提出切圆燃烧炉膛内燃烧器射流的运动在本质上是横向气流射流的运动,在分析这个充动模型的卷吸及所受作用基础上推导出射流偏转的计算方法,并针对典型６００ＭＷ的炉膛进行了计算及试验验证,计算及实验验证表明,这一方法可以成功地预测四角切圆燃烧炉膛内燃烧器射流的偏转和实际切圆大小对切圆燃烧器的设计有一定的指导意义。     

不同入射角横向紊动射流流场的数值模拟

采用RNGk-ε湍流模型和标准k-ε对射流出射角度α=25°、35°、45°的横向紊动射流流场进行了数值模拟,结合SIMPLEC算法求解了适体坐标系下的控制方程,近壁区流动采用两层模型的壁面函数法处理,结果给出了射流与主气流速度比M为4、6和8时的速度场和湍动能。结果表明:M和α值是影响横向紊动射流的重要因素,M值增加,射流对主流场影响区域增加,α值变化,射流对主流场上游影响区域较大;并且通过与实验数值的比较,发现RNGk-ε模型对横向紊动射流流场的预测能力比标准k-ε模型有所改进。     

射流噪声抑制的数值方法——共轴射流的研究

由于喷气飞机中发动机产生的气动噪声是飞行时的主要噪音之一,因此射流噪声的研究具有重要的意义。文章结合CFD技术与气动噪声时域理论求解共轴喷管的射流噪声。首先采用雷诺平均N-S方程求解器对射流的三维流场进行了数值模拟。通过数值模拟,得到了共轴喷管马赫数为0.75的流场特性。然后结合lighthill声比拟理论研究了流场产生的气动噪声。结果发现,由于次级流对主流的影响,导致射流流场结构改变,剪切层内的大尺度涡减小,与常规单喷管射流噪声相比共轴射流有所改善,特别是在高频段喷流噪声有明显减小。     

MEMS技术在流动分离主动控制中的应用

文章面向飞行器翼型绕流的控制,设计开发了气泡型和合成射流等2类采用MEMS技术制造的微型致动器,并对其性能进行了测试。结合三角翼及二元超临界翼型,通过风洞实验考察了MEMS微型致动器在翼型流动分离主动控制的应用效果。结果表明,微致动器能够有效控制边界层流动状态,改变翼型绕流的宏观流场,实现增升减阻以及产生辅助力矩等控制目标。     

合成射流用于翼型分离流动控制的研究

合成射流技术是最近发展起来的一种新概念的流动控制技术。该技术的核心是合成射流致动器。实验中利用热线风速仪对致动器喷口的速度进行了测量,以便于确定驱动条件。然后进行了翼型流动控制的实验。实验结果表明所设计的合成射流致动器对翼型的失速特性有一定的改善,翼型的最大升力系数得到不同程度的提高。文中还就存在的问题进行了探讨性的分析和总结。     

轴对称射流研究进展

综述了轴对称射流的实验测试方法、理论分析和数值模拟。提出应加强对喷嘴前流体湍动程度对射流发展的影响，喷孔形状、喷孔孔长、喷孔孔径以及喷孔分布方式对射流发展的影响；以及固—液、气—液、气—固等混合体系的轴对称射流等问题的研究。     

微射流作动器外流场数值模拟

采用隐式高阶紧致差分格式结合Beam-Warming近似因式分解法术解全N—S方程，对二维、粘性、非定常、可压报作动器外流场进行数值模拟。内置似牛顿子迭代用来消除因近似因式分解、线性化、显式边界条件及隐式一边采用低阶空间离散所带来的误差，以提高精度。隐式高阶紧致差分格式具有高的精度和强的稳定性。与其它人工粘性方法相比，隐式高阶数值过浇方法，尤其对马赫数很低的流场计算有明显优越性。计算结果揭示了报射流的特点及其产生、发展与耗散的过程。     

论一种高效率射流器的设计方法

本文提出了一种高效率射流器设计的新方法,认为至少要有下列三个主要步骤:首先,采用П.Н.Каме(?)ев所提出的机械相似方法对所设计射流器进行计算。其次,在现有高效率射流器的结构中选择适当的结构。最后,作某些参数的调整试验。应用这种方法设计的射流器,在一般情况下都达到了38.8％的高效率。     

Dynamic Characteristics of the Jet Force on the Flapper of the Pilot Stage in a Flapper Nozzle Servo Valve Under the Flow-Solid Interaction

Nowadays, more and more attention has been paid to improve the performance of the nozzle flapper servo valve. As a core part of nozzle flapper servo valve, the armature assembly is affected by electromagnetic force, jet force and feedback force at the same time. Due to the complex structure of the pilot stage flow field and the high jet pressure, the prediction of the jet force has always been difficult in modeling the transient motion of the servo valve. Whereupon, a numerical simulation method based on the flow-solid interaction(FSI) is applied to observe the variation of the jet force when the flapper is moving. Different parameters are employed to seek a suitable numerical simulation model which can balance the accuracy and computational cost. By comparing with the experiment results, the effectiveness of numerical simulation method in predicting the variation of the jet force and cavitation is verified. By this numerical simulation model, the distribution of flow field and the force on the flapper predicted by the moving and fixed flapper are compared. The results show that more dynamic details are achieved by the transient simulation. By analyzing the numerical simulation results of different inlet pressures and flapper vibration frequencies, the relationship between the movement of the flapper, the flow field distribution, the jet force and the inlet pressure is established, which provides a theoretical basis for the subsequent modeling of the armature assembly.     

Experimental and numerical study on a micro jet cooling solution for high power LEDs

An active cooling solution based on close-looped micro impinging jet is proposed for high power light emitting diodes (LEDs). In this system, a micro pump is utilized to enable the fluid circulation, impinging jet is used for heat exchange between LED chips and the present system. To check the feasibility of the present cooling system, the preliminary experiments are conducted without the intention of parameter opti-mization on micro jet device and other system components. The experiment results demonstrate that the present cooling system can achieve good cooling effect. For a 16.4 W input power, the surface temperature of 2 by 2 LED array is just 44.2℃ after 10 min operation, much lower than 112.2℃, which is measured without any active cool-ing techniques at the same input power. Experimental results also show that increase in the flow rate of micro pump will greatly enhance the heat transfer efficiency, how-ever, it will increase power consumption. Therefore, it should have a trade-off be-tween the flow rate and the power consumption. To find a suitable numerical model for next step parameter optimization, numerical simulation on the above experiment system is also conducted in this paper. The comparison between numerical and ex-periment results is presented. For two by two chip array, when the input power is 4 W, the surface average temperature achieved by a steady numerical simulation is 34℃, which is close to the value of 32.8℃ obtained by surface experiment test. The simu-lation results also demonstrate that the micro jet device in the present cooling sys-tem needs parameter optimization.     

基于动力子空间的信号迭代降噪方法

重构相空间是通过修正动力轨道来降噪的前提和基础。针对传统相空间重构方法在实际应用中嵌入维数和嵌入延迟难于准确、客观估计的问题，采用模型最小描述长度准则确定最佳的嵌入窗口，据此重构相空间并采用动力子空间法进行迭代降噪计算。数值仿真试验证明该方法在有限长非线性信号降噪处理中是有效的，特别在信噪比较低时，信噪比增益可达到10dB左右。     

水疗按摩喷头内部两相流流场的数值模拟

为详细了解水疗按摩喷头内的气液两相流流场,对喷头内部流场进行了数值模拟计算,并在数值模拟的基础上。分析喷头内流场的压力、速度、气相分布。找出原结构的不足。结果表明：进水管直角弯头处的压力和速度减小显示了管道方向的突然改变引起局部能量损失;根据数值模拟显示的负压区可指导设计进气管的最佳位置;气相分布显示,原进气管的非对称结构使气液混合不够均匀。将模拟计算结果与实验结果比较,证明数值模拟所用的计算模型是有效的,表明数值模拟可以用于喷头的结构设计指导。并为喷头的结构优化提供便捷的验证手段。     

基于卡尔曼滤波的Internet蠕虫预警系统研究

当前INTERNET蠕虫的频频爆发,使得蠕虫传播成为网络安全的焦点问题。文中结合INTERNET蠕虫的传播模型,提出了通过卡尔曼滤波估计蠕虫的传染率,从而推断网络上是否有新蠕虫传播的INTERNET蠕虫预警系统,并进行了仿真分析。仿真结果表明采用卡尔曼滤波是进行INTERNET蠕虫预警的一种有效方法。     

结构拓扑修改动力学重分析的单步摄动逆迭代法

提出了一种结构动力学拓扑重分析的单步摄动逆迭代方法:首先将新增加的自由度通过动力缩减方法凝聚到原始自由度上;然后用单步摄动法求出初始结构自由度和增加自由度上的修正特征向量;再用瑞利-商逆迭代法对整个自由度的近似特征向量进行逆迭代,并最终采用瑞利商获得修改结构的近似特征值。数值算例的结果表明:该方法计算编程简单易行,且具有较高精度,适合用于结构拓扑修改自由度增加时的动力学重分析。     

Impingement capability of high-pressure submerged water jet: Numerical prediction and experimental verification

At jet pressures ranging from 80 to 120 MPa, submerged water jets are investigated by numerical simulation and experiment. Numerical simulation enables a systematic analysis of major flow parameters such as jet velocity, turbulent kinetic energy as well as void fraction of cavitation. Experiments facilitate an objective assessment of surface morphology, micro hardness and surface roughness of the impinged samples. A comparison is implemented between submerged and non-submerged water jets. The results show that submerged water jet is characterized by low velocity magnitudes relative to non-submerged water jet at the same jet pressure. Shear effect serves as a key factor underlying the inception of cavitation in submerged water jet stream. Predicted annular shape of cavity zone is substantiated by local height distributions associated with experimentally obtained footprints. As jet pressure increases, joint contribution of jet kinetic energy and cavitation is demonstrated. While for non-submerged water jet, impingement force stems exclusively from flow velocity.     

一种合成射流压电微泵关键结构参数确定方法

为增大无阀微泵流量,改进合成射流微泵设计方法,设计一种基于合成射流压电激励器的微泵结构,并提出关键结构参数的确定方法.在合成射流激励器流场模拟结果基础上,绘制其轴线上的轴向瞬时速度变化曲线以及出口横截面上的轴向速度分布曲线,利用轴线上轴向速度稳定点以及出口横截面上轴向速度分布曲线的零点确定最佳泵腔高度和出口直径.对所选用的合成射流激励器流场进行三维数值模拟,结果表明:利用该方法得到微泵结构的最佳泵腔高度为7 mm,最佳出口直径为1.78 mm.在零背压下,当雷诺数为225、频率为100 Hz时,该合成射流微泵流量可达32.1 m L/min.数值仿真与实验对比验证了方法的可行性.利用该方法可以有效地确定该类微泵在大流量且连续稳定出流性能下的关键结构尺寸.