室内航空发动机进气流场流量测量数值模拟研究

通过对某航空发动机试车间的进气流场特性进行数值模拟研究,得出发动机试车间的进气流场流动特性,分析了流量测量误差随测量截面及探针深入位置的变化规律,并针对特定截面和深入位置,研究了边界层厚度随不同马赫数和不同雷诺数的变化规律,最后对工程中的流量系数测量方法做了系统性分析。结果表明,随测量截面向发动机进气口的推移,附面层越来越薄,压力测点越向中心区分布,测量速度越来越接近截面的平均速度;马赫数对流量系数的影响很小,流量系数随着雷诺数的增大而增大。     

总压探针性能结构敏感性分析

总压探针结构是影响探针性能的关键因素,结构对总压系数、不敏感角大小等性能影响很大.为了研究总压探针性能的结构敏感性,制作不同类型且不同关键尺寸的总压探针,包括凸嘴型总压探针和带套型总压探针.在校准风洞上对这些探针进行总压系数校准试验,发现整流罩型探针性能最好,屏蔽罩型探针次之,凸嘴型探针性能最差.通过对比试验结果,得到...     

球窝型总压探针气动结构选型分析研究

该文根据典型的总压探针设计方法,设计出五种结构形式的总压探针,并在亚声速、常温、常压条件下对这五种典型的总压探针进行数值仿真,通过仿真得到的压力分布、速度分布等流场特性分析总压探针的测压特性,选出不敏感角及测压准确度最优的总压探针进行后续加工,用于现场测试。该文对传统的直杆球窝型总压探针进行结构改进,在考虑不敏感角度的影响下探究球窝型总压探针的最佳结构方案,并通过风洞试验对该方案进行验证。研究结果表明：相对于正吹而言,气流偏转角使得总压的测量结果偏低,总压系数也相对大些;球窝型偏心小内径结构的压力探针受气流偏转角度的影响相对较小,测压准确度较高,可以作为现场测试的最佳结构方案。     

激波管管长对阶跃压力波形的影响分析

激波管作为动态压力校准装置,其产生的阶跃压力幅值大小,以及平台时间是对阶跃压力进行测量校准的重要指标。基于理想情况下,选择管腔内气体介质为空气,通过理论分析得到了使得阶跃平台时间最长的高低压腔长度比优化设计方案。在考虑由实际激波管管腔内的黏性所导致的激波衰减情况时,通过仿真方式对理论结果进行误差分析,得到理想情况下与实际的偏差度。结果表明,在有黏情况下压力幅值随距离增加而逐渐减小,同时入射激波的马赫数在底端面附近呈线性衰减,衰减系数随马赫数增加而增大,而在入射激波马赫数相同时,低压腔越长,底端面附近位置处的衰减系数越小。同时利用仿真结论对实验测量计算马赫数结果进行修正,减小底端面位置处的真实值与实验计算值之间的误差。     

抛物线型面空速管的气动补偿特性研究

从二维轴对称Navier-Stokes方程出发,利用有限体积法,对抛物线型面空速管在马赫数Ma≤1.5的气动特性进行了数值计算。并通过试验对比验证了模型和数值计算方法的正确性。给出了不同长细比下抛物线型面的补偿特性,建立了不同马赫数下补偿量与长细比之间的具体关系。结果表明,抛物线型面空速管对机头位置误差具有良好的补偿特性,且补偿量随型面段长细比的增大而减小。     

蝶阀对超声流量计在线校准性能的影响研究

为研究校准现场阻流件对超声流量计的干扰,对蝶阀下游超声流量计内部的流场进行大涡模拟,分析蝶阀开度、流量计流向和周向安装位置对声道上速度分布的影响规律。结果表明,蝶阀造成下游管内速度分布发生严重畸变,且随着超声流量计流向安装距离的增大,流态畸变的干扰作用逐渐减弱,修正系数对周向安装角的敏感度也逐渐下降,最大误差由0.12减小至0.04;超声流量计周向安装位置对其声道上速度分布具有显著影响,修正系数随着周向安装角的变化而波动,且距蝶阀越远,修正系数波动值越小,尤其是周向安装角为0°和180°,修正系数误差均小于0.04;管内流态畸变程度随着蝶阀开度的增大而减小,提高了超声流量计声道上速度分布的均匀性。通过研究,获得了蝶阀扰流条件下超声流量计的推荐安装位置,有助于提高在线校准的准确性。     

进出口条件对多孔板流动特性影响研究

对不同进出口条件下液氮经多孔板流动特性进行了数值模拟与分析,主要研究了进口温度和出口压力对多孔板流出系数和压力损失系数的影响,以探索用做多孔板流量计时的稳定工作区域。结果表明,进口温度和出口压力不影响稳定区雷诺数下限值、稳定区内平均流出系数值和平均压力损失系数值;稳定区雷诺数上限值随出口压力降低而减小,随进口温度降低出现先增加后减小的现象;随着雷诺数进一步增大,流出系数将在空化区出现另一个稳定区域。     

毫秒量级快速动态真空校准稀薄气体非定常流动研究

对毫秒量级快速动态真空标准压力建立过程进行分析,获得了经实际气体特性和温度变化修正的动态真空标准压力理论模型,分析表明:上游室压力呈指数规律衰减,快速开合超高真空插板阀打开时间和限流小孔流导值是决定标准压力建立时间的关键因素。此外,在阻塞流态下,对气体膨胀过程进行数值模拟,并做了实验验证。结果表明:上游室压力均匀变化,意味着被校真空计安装位置不会影响校准结果;上游室温度下降呈现出较大梯度,实验测量时应将热电偶尽量布置在上游室中心位置;理论和模拟压力与实测压力最大不确定度分别为10%和4.65%,表明该校准系统能够在毫秒量级的时间内产生可以预测的压力变化;实际气体特性修正因子值为1,可忽略其对标准压力建立的影响;限流小孔流导最大和最小值相差0.8,证明了推导标准压力模型时假设小孔流导为定值的合理性。     

某总温总压受感器热电偶结构优化设计

该文针对某总温总压受感器在振动试验过程中K型铠装热电偶断裂的故障,进行原因分析和改进。将铠装热电偶更换为带编织绝缘层的K型热电偶,采用双孔瓷管作为热电偶丝和壳体之间的绝缘和固定元件,设计尾部电缆固线套。通过模拟仿真和数值计算的方法对时间常数指标进行分析,采用增大总温总压受感器阻滞腔排气孔尺寸的方法,将阻滞腔内平均内流速度由22.047 m/s提高到41.835 m/s,计算理论时间常数由1.01 s降为0.688 s。通过温度特性校准,受感器测量精度满足Ⅰ级K型热电偶的精度要求;经时间常数试验校准,在来流马赫数Ma为0.3,高度H为0条件下,时间常数变化范围为0.860～0.930 s;通过强化振动循环试验验证,产品功能性能正常,提高了产品可靠性。     

压力对CoSb_(2.750)Te_xGe_(0.250-x) n型方钴矿化合物的电输运性能的影响

采用高温高压方法,在900K的温度条件下,成功合成出CoSb2.750 TexGe0.250-x(x=0.125,0.175,0.200)n型方钴矿化合物,并考察了不同的压力对其电输运性能的影响规律。室温下对样品的电阻率(ρ),Seebeck系数(S)进行了测试分析。电学性能测试表明,方钴矿CoSb2.750 TexGe0.250-x化合物的导电类型为n型,电阻率和Seebeck系数的绝对值随着压力的升高而增加,随着Te掺杂量的增加而降低。功率因子随合成压力增大而降低,随Te掺杂量的增加而升高。CoSb2.750Te0.200Ge0.050在2GPa时具有最大的功率因子为7.59μW/(cm.K2)。     

倒角切角对方柱气动性能影响的大涡模拟研究

倒角和切角措施对方柱的气动力及流场影响很大,常作为方柱流动控制的手段,采用大涡模拟方法,以雷诺数22000的方柱为研究对象,考虑了角部措施(角部变化率10%)的影响,对均匀流场下标准方柱、倒角和切角方柱周围流场及气动性能进行了模拟研究。通过将标准方柱大涡模拟结果与相关文献的试验和数值模拟结果对比,验证了该方法及参数取值的有效性;研究分析了倒角和切角措施对方柱风压分布和气动力的影响,并着重从时均流场和瞬态流场角度分析了角部处理措施对方柱气动性能的影响机理。结果表明,倒角和切角措施对方柱表面风压分布和气动力均有一定影响,其中对方柱表面流动分离区的风压系数影响更为显著。采用角部处理措施后,方柱前缘角区的流动分离受到影响,分离剪切层扩散角更小,侧面的分离涡更贴近壁面,从而在方柱侧面形成再附,尾流变窄,旋涡脱落频率成分更为复杂,使得方柱的平均阻力系数更小,气动力脉动强度更弱,旋涡脱落频率更高、强度更弱。     

单屏式多点气流温度传感器现场校准工况参数影响分析

采用数值仿真的手段对燃烧室试验环境下单屏式多点气流温度传感器进行仿真计算,改变温场、流场环境,分析研究了来流总温、来流总压以及马赫数等工况参数对单屏式多点气流温度传感器的测量结果的影响规律,并用试验进行验证.数值模拟结果表明:在燃烧室试验环境下,单屏式多点气流温度传感器的测温偏差随着来流总温的增大而增大,每增加1000...     

翅片管式CO2气体冷却器模拟与优化

为了研究CO2在翅片管式气体冷却器内的流动特性,建立了稳态分布参数模型,并进行了实验验证。结果表明:CO2侧换热系数受入口压力和质量流量的影响较大,但入口温度对其影响很小。换热量随着入口压力的变化有一个最大值;且随着流量的增大,最大换热量所对应的入口压力值逐渐增大。压降和换热量均随入口温度的增加而线性增加。适当增加管程数,采用较小管径的气冷器性能更高。     

Effect of back pressure on the grinding performance of abrasive suspension flow machining

Abrasive suspension flow machining (ASFM) is an advanced finishing method that uses an abrasive suspension slurry for grinding and chamfering as well as the finishing of inaccessible components. This study examines the effect of back pressure on the grinding characteristics of an abrasive suspension flow during the grinding of slender holes. A numerical model was developed to simulate the abrasive suspension flow in a slender hole and was verified experimentally using injector nozzle grinding equipment under different grinding pressures and back pressures. It is shown that the ASFM with back pressure not only eliminates the cavitation flow in the spray hole, but also increases the number of effective abrasive particles and the flow coefficient. Increasing the back pressure during the grinding process can increase the Reynolds number of the abrasive suspension flow and reduce the thickness of the boundary layer in the slender hole. Moreover, increasing the back pressure can improve the flow rate of the injector nozzle and its grinding performance.The full text can be downloaded at https://link.springer.com/article/10.1007/s40436-021-00372-z     

Numerical investigation of supercritical LNG convective heat transfer in a horizontal serpentine tube

The submerged combustion vaporizer (SCV) is indispensable general equipment for liquefied natural gas (LNG) receiving terminals. In this paper, numerical simulation was conducted to get insight into the flow and heat transfer characteristics of supercritical LNG on the tube-side of SCV. The SST model with enhanced wall treatment method was utilized to handle the coupled wall-to-LNG heat transfer. The thermal–physical properties of LNG under supercritical pressure were used for this study. After the validation of model and method, the effects of mass flux, outer wall temperature and inlet pressure on the heat transfer behaviors were discussed in detail. Then the non-uniformity heat transfer mechanism of supercritical LNG and effect of natural convection due to buoyancy change in the tube was discussed based on the numerical results. Moreover, different flow and heat transfer characteristics inside the bend tube sections were also analyzed. The obtained numerical results showed that the local surface heat transfer coefficient attained its peak value when the bulk LNG temperature approached the so-called pseudo-critical temperature. Higher mass flux could eliminate the heat transfer deteriorations due to the increase of turbulent diffusion. An increase of outer wall temperature had a significant influence on diminishing heat transfer ability of LNG. The maximum surface heat transfer coefficient strongly depended on inlet pressure. Bend tube sections could enhance the heat transfer due to secondary flow phenomenon. Furthermore, based on the current simulation results, a new dimensionless, semi-theoretical empirical correlation was developed for supercritical LNG convective heat transfer in a horizontal serpentine tube. The paper provided the mechanism of heat transfer for the design of high-efficiency SCV.     

Numerical and experimental studies of heat and flow characteristics in a laminar pipe flow of nanofluid

Thermal performance of energy systems can be improved by adding metal or metal-oxide nanoparticles to a base fluid, thereby increasing heat-transfer efficiency. Laminar pipe flow of a Cu–water nanofluid was studied using discrete phase model numerical simulation and experimental methods. The forces including thermophoretic and Brownian forces were considered to solve the particles governing equation. A two-step method was employed in the preparation of the nanofluid. The influences of Reynolds number, fluid temperature, and particle volume fraction on the flow pressure drop and convective heat-transfer coefficient of the nanofluid have been studied. The results demonstrated that adding nanoparticles to a base fluid significantly enhanced convective heat transfer in a pipe and increased energy loss. The pressure drop increased with increasing Reynolds number. A critical nanoparticle volume fraction existed, beyond which the pressure drop changed from increasing to decreasing with increasing nanoparticle volume fraction. This is attributed to competition between slip of particles on the pipe wall and the effect of a drag force on the particles. The deposition efficiency of nanoparticle changing with the particle size and volume fraction also has been illustrated.     

环境条件对透气度非线性流量盘校准的影响

为了分析环境条件对透气度非线性流量盘的流量测量的影响,分别选取15²0℃之间的12个环境温度值,0.720℃之间的12个环境温度值,0.7¹.1倍标准大气压之间的9个环境压力值,10%1.1倍标准大气压之间的9个环境压力值,10%⁸0%之间的8个环境湿度值,对流量盘进行了一系列的数值模拟研究,并对流场内部流动情况进行分析.数值模拟表明:流量的测量结果对大气压力和环境温度的变化较为敏感,流量随大气压力的升高而降低,随环境温度的升高而增加;空气的相对湿度对流量盘的测量结果影响不大.最后,得到了非线性流量盘使用过程中环境因素与体积流量之间的关系式,验证了模拟方法的准确可行性.     

双弧脉冲MIG焊耦合电弧特性的数值模拟研究

针对双弧脉冲MIG焊热源稳定性差的问题,本文对双弧脉冲MIG焊耦合电弧进行瞬态数值模拟,分析了不同脉冲电流参数下耦合电弧形态、温度和压力的分布及变化规律。研究表明：耦合电弧呈驼峰状,脉冲电流发生跳变时,耦合电弧伸展或收缩,并逐渐稳定,峰值电流越小,越快达到稳定;增大脉冲电流,耦合电弧温度和电弧压力随之升高;保持总电流不变,减小主弧电流,增大旁弧电流,主弧温度和电弧压力减小,旁弧温度和电弧压力增大,当旁弧电流足够大时,耦合电弧温度和电弧压力呈双峰分布。数值模拟结果与双弧脉冲MIG焊工艺实验结果吻合良好,模拟结果对调控双弧脉冲MIG焊脉冲电流参数,改善其耦合电弧稳定性及工艺性能具有重要意义。     

液氧煤油发动机地面试验低温压力传感器校准系统设计

为获得不同环境温度下低温压力传感器的校准系数,提高压力测量的精度,着重介绍低温压力传感器校准系统设计,该校准系统具备温度自适应调整功能,为低温压力传感器校准提供温区连续、大范围温度可控的温度环境以及稳定可调的压力源,在一定程度上消除温度环境因素对传感器灵敏度的影响。通过低温压力传感器现场校准测试,获得压力传感器在不同温度环境下的工作特性并掌握其随温度变化的规律。