音速喷嘴临界背压比测试方法的比较分析

临界背压比是音速喷嘴最重要的条件保证性参数.对于喉部雷诺数小于200000的音速喷嘴,其临界背压比不再有理论公式可以描述,只能进行一次实流测试来得到.建立了一套音速喷嘴临界背压比的测试系统,并对喷嘴串联方法和标准流量计方法进行了分析和比较,认为前者是较好的方法,其优势主要体现在不必用恒压模式逐点测量,测试速度快,测试结...     

扩散角对音速喷嘴临界背压比影响研究

对符合ISO 9300要求，具有扩散角2.5°、4°、6°，喉径为5mm和10mm的6个音速喷嘴的临界背压比进行了测量，发现扩散角对临界背压比有明显影响，且影响随音速喷嘴喉径的减小而增加。采用数值模拟方法对实验结果分析表明，不同扩散角带来的音速喷嘴扩散段激波位置的差异导致了音速喷嘴临界背压比的不同。     

燃气表检定装置背压比试验分析

文章通过试验、分析,得到结论：通过音速喷嘴式燃气表检定装置在喷嘴不同使用情况下的背压比试验,得到的实际临界背压比0.35小于喷嘴安装前的0.44,所测得燃气表的示值误差也更真实准确。表明喷嘴安装后,可由喷嘴所在具体装置通过试验获得临界背压比,并调整抽风机的工作压力,合理降低实际背压比,提高装置的测量准确度。     

音速喷嘴临界流状态过渡的CFD分析

音速喷嘴是最常用的气体标准流量计之一,结构简单,准确度高,但其内部流动却较为复杂.利用CFD工具模拟了喷嘴内部的流场及温压分布,分析了喷嘴临界流状态前后的流动变化,为喷嘴的使用者提供一些理论参考.临界背压比是音速喷嘴应用过程中的一个重要参数,临界背压比的测量通常可以用标准流量计和喷嘴串联这两种方法,利用数值结果对两种方法进行了初步的分析比较.     

临界流文丘里喷嘴的最大允许背压比

一、临界流文丘里喷嘴的最大允许背压比与临界压力比设临界流喷嘴的进口压力为p1、滞止压力为p0、喉部压力为p*、出口压力为p2。增大临界流喷嘴的滞止压力p0或减小临界流喷嘴的出口压力p2,即减小背压比(p2/p0),则流过临界流喷嘴的气体流量增加。当背压比减小到使临界流喷嘴达到临界压力比(p*/p0)c时,气体的流量达到最大,此时的背压比即为最大允许背压比,气体流速为当地声速。再继续降低背压比(p2/p0),流过临界流喷嘴的气体流速将保持不变。     

负压法临界流喷嘴流量标准装置的喷嘴流量和装置流量

一、临界流喷嘴流量装置的流量范围 对于用临界流喷嘴作为标准器的负压法流量标准装置,从节能(能耗)、环保(噪声)的角度讲,最适宜的最大流量应小于1000m3/h,大于1000m3/h最好用标准表(涡轮流量计、腰轮流量计等)的标准装置.同样流量范围的装置,临界流喷嘴装置因为喷嘴的背压比的关系能耗较高.     

临界流喷嘴数值模拟研究初探

介绍了国内外有关CFD软件在喷嘴领域内的应用现状。使用Fluent软件对0.95~0.4背压比下,喉径分别为20mm、8mm和2mm喷嘴的流动进行了数值模拟计算。对临界压力比的模拟结果表明:在相同设计临界背压比下,计算得到的临界背压比较设计值低,且随着临界流喷嘴喉径的增加有缓慢地增加。此外,通过计算得到了各喉径下喷嘴流出系数,模拟与实验结果的差异保持在可接受的范围,且有相同的变化趋势。     

音速喷嘴下游管路内流场数值模拟及对流出系数的影响

通过理论分析和建立数学模型,采用CFD软件,分别对喉径为10 mm和0.96 mm两种音速喷嘴及下游管路内的流场进行了数值模拟;对流出系数的模拟值、经验值和实际值进行了比较,三者的值较为吻合.模拟结果还发现,气体静压在喷嘴出口处波动比较剧烈;临界背压比随着下游管路长度的改变而有所变化;当背压比小于一定数值时,管路内的静压力将出现波动.     

基于质量守恒原理的临界流喷嘴动态检定方法研究

针对低雷诺数临界流喷嘴喉径小,几何测量困难,常用的负压式PVTt装置难以对喷嘴进行最大背压比试验等问题,设计了一种以步进电机为动力的主动活塞式气体流量校准器。依据流体力学质量守恒原理,提出按PcTt参数动态检定临界流喷嘴流出系数的方法,建立了数学模型。经比对验证,动态检定方法准确、可行,流出系数Cd的重复性达到(0.02~0.05)%。     

采用空气介质的音速喷嘴法气体流量标准装置流量的计算方法

正一、引言随着GB/T21188-2007《用临界流文丘里喷嘴测量气体流量》(idt ISO9300:2005)的颁布实施,我国音速喷嘴气体流量测量标准已实现和国际接轨,然而在日常应用中,许多具体的计算步骤、计算方法及计算公式亟待统一和明确。下面结合我院多年在音速喷嘴法气体流量标准装置研究和使用方面的经验展开进一     

音速喷嘴一元流动模型详解及其激波计算

针对文丘里音速喷嘴,阐述了如临界背压比等概念,指出了ISO 9300中背压比定义存在容易造成歧义的缺陷。然后基于一元等熵流动理论,从数学上证明了：当文丘里喷嘴喉部压力与上游滞止压力之比达到临界压比时,喉部产生音速,通过喷嘴的质量流量达到最大值;推导了实际条件下喷嘴的流量公式,导出的流量公式相较于ISO 9300给出的相应公式,增加了喉部状态参数下的压缩性系数修正项■。最后从气体动力学基本方程出发,讨论了在较大背压比范围内,喷嘴扩散段中产生激波的机理,给出了激波产生的位置、激波前、后的压力和马赫数的一元流动计算模型,并运用数值模拟方法对计算结果进行了验证,同时还与Craig A的实验数据作了对比。对最小出口压比对比的结果显示,一元流动模型与实验数据的最大误差≤17%。     

双组元液体动力环境下3D C/SiC复合材料喷管烧蚀性能

为明确C/SiC陶瓷基复合材料喷管在液体火箭发动机工作环境的烧蚀特性,采用先驱体浸渍-裂解（PIP）工艺制备得到3D C/SiC复合材料喷管,并对喷管进行多种工况环境下的地面热试车烧蚀考核。结果表明：制备得到的3D C/SiC复合材料喷管能够满足液体火箭发动机多种工况环境下抗烧蚀性能要求,喷管喉部线烧蚀率约为3.92×10^-4 mm/s;热试车烧蚀实验后喷管入口圆柱段、收敛段、喉部及扩张段外型面均残留有大量白色物质SiO₂,喉部局部出现烧蚀坑洞现象;C/SiC复合材料液体火箭发动机工作环境下的烧蚀机理为机械冲刷烧蚀和氧化烧蚀。     

Thermodynamic modelling and parameter determination of ejector for ejection refrigeration systems

This paper presents a detailed thermodynamic modelling method of an ejector for ejection refrigeration system. In this model, the primary flow in the ejector was assumed to fan out from the nozzle without mixing with the secondary flow in a certain downstream distance, so that a hypothetical throat was formed where the secondary flow reached the sound speed. However, the area of this hypothetical throat remained unknown. Therefore, based on several sets of experimental results, the present study developed empirical correlations of the hypothetical throat area to aid further modelling. The ratio of the hypothetical throat area to the mixing area was correlated with two dimensionless variables: one was the ratio of nozzle throat area to the mixing area, and the other one was the primary and secondary flow pressure ratio. The model has been validated by the measured primary mass flow rates and the critical back pressures.     

音速喷嘴气体流量标准装置应用的试验研究

依据音速喷嘴独特的临界流状态测量原理,通过试验数据分析,阐述温度、压力的波动对流量测量的影响趋势和影响程度;同时,空气湿度的存在造成通过音速喷嘴的实际流量较相同条件下干空气的流量小,且其影响随着湿度的增加而增加,用作传递标准时必须进行湿度修正才能保证测量准确度;通过气体状态方程的理论推导,表明通过音速喷嘴的体积流量与被检流量计的体积流量状态一致。最后,对音速喷嘴流量标准装置的设计和使用提出了相关的技术建议。     

微喷管内气体流动特性研究

研究旨在提高微型空间推进器和微型气体涡轮机等微器件的性能。采用硅微加工技术在硅片上制作出矩形截面三维收缩扩张微喷管,喉部宽度为16mm,深度为20mm,收缩比为1.6251。实验测量了不同进出口压比条件下微喷管内氮气流量特性。实验设定进出口压比范围为1.0~5.0,由此出口体积流量范围为0~0.2mL/s,出口截面特征雷诺数小于500。基于两种数值模拟方法(有限体积法和Boltzmann气体动力学方法)对微喷管内部流动特性进行了数值模拟。数值模拟结果与实验结果相吻合。数值模拟结果发现几点不同于宏观流动的异常现象随着压比的提高,声速截面逐渐偏离喉部,向下游区移动,并且下游区的流动不断加速。当压比达到5.0时,出口截面中心区域的马赫数达到1.26。沿程压力分布呈现非线性下降的趋势。这些现象主要是由于相比于常规尺度管道,微小尺度下表面效应引起的粘性附面层效应和三维效应更显著。     

音速喷嘴喉径对边界层过渡影响研究

滞止压力0.1 ～2.5 MPa下,喉径1.921 ～12.444 mm范围内,21支音速喷嘴的518组流出系数测量结果表明:滞止压力对同一块音速喷嘴流出系数的影响可超过2.3％;2.721 mm音速喷嘴边界层的过渡出现在雷诺数0.48×106;喉径12.444 mm音速喷嘴的边界层过渡出现在雷诺数0.94 ×106,音速喷嘴边界层过渡雷诺数与喉径直接相关.基于测试结果,提出了流出系数与雷诺数之间的经验公式,该公式对流出系数预测偏差小于0.3％.此外,得到边界层过渡雷诺数与音速喷嘴喉径之间的经验公式,该公式外延到日本NMIJ-2013实验工况,预测结果与实验结果具有很好的一致性.     

9Mn27Al10Ni3Si低密度钢的高温压缩变形行为及其机制

使用Gleeble热模拟试验机、XRD、OM、SEM和TEM等手段研究了9Mn27Al10Ni3Si低密度钢在850~1050℃和0.01~5 s^-1条件下的热压缩变形特征及其机制。结果表明,对这种钢在850~950℃进行低应变速率(0.01~1 s^-1)热压缩时,κ-碳化物的析出和粗化以及在热压缩过程中摩擦系数的增大使其应变达到临界值后流变应力明显增大;随着应变速率的提高,实验钢的孪生显著增强,显著加快了奥氏体的动态再结晶过程,使其在高应变速率热压缩时动态再结晶的程度比低应变速率压缩时更为显著。再结晶的软化作用,使上述流变应力异常增大的现象逐渐减弱甚至消失。     

新型铝奥氏体耐热合金的高温塑性变形行为和热力工性能

新型含铝奥氏体耐热合金(AFA)进行压缩热模拟试验,使用OM和EBSD等手段研究了这种合金在950~1150℃和0.01~5 s^-1条件下的微观组织演变、建立了基于动态材料模型热加工图、分析了变形参数对合金加工性能的影响并按照不同区域组织变形的特征构建了合金的热变形机理图。结果表明：新型AFA合金的高温流变应力受到变形温度和应变速率的显著影响。在变形温度为950~1150℃和应变速率为0.18~10 s^-1条件下,这种合金易发生流变失稳。在变形温度为1050~1120℃、应变速率0.01~0.1 s^-1和变形温度1120~1150℃、应变速率10^-0.5~10^-1.5 s^-1这两个区间,这种合金发生完全动态再结晶行为且其再结晶晶粒均匀细小,功率耗散因子η达到峰值45%。新型AFA合金的热加工艺,应该优先选择再结晶区域。     

Dielectric properties of AlN films prepared by laser-induced chemical vapour deposition

The dielectric properties and electrical conductivity of AlN films deposited by laser-induced chemical vapour deposition (LCVD) are studied for a range of growth conditions. The static dielectric constant is 8.0 ± 0.2 over the frequency range 10²−10⁷ Hz and breakdown electric fields better than 10⁶ V cm⁻¹ are found for all films grown at temperatures above 130°C. The resistivity of the films grown under optimum conditions (substrate temperature above 170°C, NH₃/TMA flow rate ratio greater than 300 and a deposition pressure of 1–2 Torr) is about 10¹⁴ Ω cm and two conduction mechanisms can be identified. At low fields, F < 5 × 10⁵ V cm⁻¹ and conductivity is ohmic with a temperature dependence showing a thermal activation energy of 50–100 meV, compatible with the presumed shallow donor-like states. At high fields, F > 1 × 10⁶ V cm⁻¹, a Poole-Frenkel (field-induced emission) process dominates, with electrons activated from traps at about 0.7–1.2 eV below the conduction band edge. A trap in this depth region is well-known in AlN. At fields between 4 and 7 × 10⁵ V cm⁻¹ both conduction paths contribute significantly. The degradation of properties under non-ideal growth conditions of low temperature or low precursor V/III ratio is described.