低动压标定激波管

为了在激波管中获得适合于低压传感器动态校准用的低阶跃压力信号,从选择合适的低压膜片材料降低运行马赫数和提高激波速度的测量精度等方面入手,在浙大流体力学实验室西Φ90标定激波管上得到了幅值低于0.06kgf/cm~2、精度高于4％的低阶跃压力。通过实际传感器的动态校准,证明该低压标定激波管特性良好。     

无阀压电微泵用平面锥管内部流动附壁效应

为研究锥管内流体流动中产生的附壁效应对其流阻系数的影响,采用数值模拟的方法对平面锥管内部流动附壁效应进行研究.结果表明:雷诺数Re在300~3000,锥管角度在5~40°时,扩散方向流动可以分为3种状态,即稳定状态、附壁状态和射流状态.锥管角度为10~35°时,锥管内流动易于发生附壁效应.Re在300~1 200时,稳定状态扩散流阻系数随着扩散角的增大迅速降低;附壁状态扩散流阻系数随着扩散角的增大缓慢增大;射流状态扩散流阻系数随着扩散角的增大而缓慢降低.Re在1 800~3 000时,附壁状态扩散流阻系数在锥管角度为30°时达到最大值.流阻系数比在稳定状态和射流状态下基本不变,在附壁状态下随着扩散角的增大迅速减小.     

波壁管中脉动流动的数值模拟

利用数值模拟的方法,文中对脉动流动下波壁管内流体的流动和换热特性进行研究,分析了脉动参数雷诺数Re、斯德鲁哈尔数St以及振动分率P对波壁管中流体的传热和阻力特性的影响.结果表明:Re、St与P对流体的换热特性均有影响,在脉动流场下,波壁管内流体的传热强化幅度随雷诺数Re的增大而先增大后减小;与斯德鲁哈尔数St以及振动分率P均成正比关系.随着St的增加,摩擦阻力系数在较低St时几乎不发生变化,而在较大St时明显发生变化,但随着St的增加,平均摩擦系数f_(m)几乎不发生变化;平均摩擦系数f_(m)随振动分率P的增加而逐渐增大,随雷诺数Re的增大而逐渐减小.     

氧合器内部流场特性分析与溶血评估

氧合器内部流体运动特性对其性能有着重要影响,实际中却难以通过实验直接观察其内部血液流动特性。为了解氧合器内部流体运动特性以预测其性能,针对一款典型氧合器,采用压降实验与CFD数值模拟相结合的方法,详细分析了该氧合器内部整体血液速度、压力和壁面剪切应力等特性分布规律,利用溶血预估模型评估了氧合器溶血性能。研究结果表明：在低流量范围内,各向同性多孔介质模型能够很好地模拟血液在氧合器纤维束内的流动,数值模拟计算值与实验值相差较小,但随着流量增加,两者偏差逐渐增大;氧合器内部速度呈梯度分布形式,内部纤维束域的压力呈同心均匀分布并且压力值与流量大小呈正相关,纤维束域是压力损失的主要区域;血液损伤高发位置分布于血液的进、出口流域,在实验流量范围内,标准溶血指数NIH最大值为0.049 2 g/100 L,符合氧合器的一般设计要求。研究结果有利于开发者了解氧合器内部流体运动特性对其性能的影响,为氧合器后续的性能改善提供参考。     

多斜孔截面面积变化对孔内流动与换热特性的影响

对多斜孔内部流通截面面积进行了对比分析,设计了5种流通面积沿程变化模型,分别为不变(圆柱型)、逐渐减小(渐缩圆台形)、先增大后减小(外凸形)、先减小后增大(内凹形)、逐渐增大(渐扩圆台形)。通过数值模拟研究了其对斜孔内流动与换热特性的影响。结果表明:多斜孔内部流通截面的变化使得其孔内气流压力、流动以及微团流动规律发生显著变化;在截面积由渐缩变为渐扩的过程中,流体微团在出口处转动方向由顺时针转为逆时针;流通面积的扩大使得压力沿程逐渐降低,在多斜孔出口下游形成低压区,出口气膜附壁性增强,气膜冷却效果增强;在多斜孔内,流通面积的扩大使得斜孔内壁背风面压力较大、流速较大、对流换热较强,斜孔内壁迎风面流体脱壁,换热较弱。     

倾斜管内油水两相流数值模拟

倾斜管内的油水两相流流动是油田地面集输管道内最常遇到的流动现象。采用VOF在不同含水率和混合流速条件下对不同角度的倾斜管内的油水两相流进行数值模拟。通过计算可知,管内流型受管道倾斜角度影响。倾斜管内的油水两相流压降与含水率和流体混合流动速度有关,倾斜管内流体压降随含水率的增大而减小,随流体混合流动速度增大而增大。倾斜管压降计算公式对高含水期的油水两相流压降规律预测同样适用。     

圆形腔多油垫恒流静压推力轴承流场数值分析

对重型数控设备中所应用的圆形腔多油垫恒流静压推力轴承间隙流体进行研究,应用计算流体动力学和润滑理论,数值求解间隙流体的三维速度场和压力场,发现了油腔腔面积对间隙流场性能的影响规律,揭示了间隙流场的流动特性.计算结果表明:油腔压力随着油腔面积增大先增加后减小,在某一位置油腔压力达到极大值,得到油腔面积最优值;而腔面积对流动速度场影响不大.     

抽吸激波管壁面边界层特性的研究

本文用差分方法求解激波管壁面有抽吸或质量引射时的层流边界层方程组,得到边界层内的速度分布和温度分布随抽吸或引射速度y、入射激波马赫数M、距离x(抽吸时间t)的变化规律。算例表明,边界层抽吸对激波管壁面边界层的特性有重要影响,使边界层厚度明显减薄,同时使壁面摩擦应力和热流率增大。     

激波驱动颗粒群加速效果优化的实验研究

为了通过波后气流的加速来实现颗粒群加速效果的优化,该研究基于现有的水平激波管装置,设计加工了分别针对亚声速、跨声速和超声速波后气流的三种不同类型加速喷嘴。使用高速摄影仪对固体颗粒群的运动图像进行捕捉,通过沿激波管轴向动态压力测量确定激波速度和激波马赫数Ma。结果表明:其他条件都相同时,颗粒粒径越小,颗粒群运动的尾迹现象越不明显,颗粒群的加速效果越好;对于不同类型的喷嘴结构,其他条件都相同时,应该根据波后气流的马赫数合理的选取喷嘴来进行加速,从而优化颗粒群的加速效果。     

开闭路式泵滑靴底面动态仿真及试验

为了准确获得滑靴底面水膜特性,综合考虑了滑靴的倾覆姿态与磨损形貌,分析了滑靴的受力/力矩情况,基于Matlab软件实现了滑靴副动压水膜的精确求解.结果表明：当柱塞腔压力一定时,滑靴底面膜厚随转速增加而增大,在高压区3点膜厚相差很小,在低压区滑靴存在明显倾斜;在距上死点120°时,转速对滑靴底面压力场影响不大,在距上死点240°时,滑靴底面动压效应随转速增大显著增强.当转速一定时,滑靴底面膜厚和倾斜程度随柱塞腔压力增加而逐渐减小;在距上死点120°时,滑靴底面峰值压力随柱塞腔压力增大而增大,在距上死点240°时,滑靴底面压力随柱塞腔压力增大略有增加.滑靴的中心膜厚和最小膜厚随缸体转速的增加而增大,随柱塞腔压力升高而不断减小,但减小幅度逐渐放缓.该分析可以为水压轴向柱塞泵/马达滑靴副的设计和优化提供指导和借鉴.

     

水压轴向柱塞泵/马达滑靴副水膜动态特性分析

为了准确获得滑靴底面水膜特性,综合考虑了滑靴的倾覆姿态与磨损形貌,分析了滑靴的受力/力矩情况,基于Matlab软件实现了滑靴副动压水膜的精确求解.结果表明:当柱塞腔压力一定时,滑靴底面膜厚随转速增加而增大,在高压区3点膜厚相差很小,在低压区滑靴存在明显倾斜;在距上死点120°时,转速对滑靴底面压力场影响不大,在距上死点240°时,滑靴底面动压效应随转速增大显著增强.当转速一定时,滑靴底面膜厚和倾斜程度随柱塞腔压力增加而逐渐减小;在距上死点120°时,滑靴底面峰值压力随柱塞腔压力增大而增大,在距上死点240°时,滑靴底面压力随柱塞腔压力增大略有增加.滑靴的中心膜厚和最小膜厚随缸体转速的增加而增大,随柱塞腔压力升高而不断减小,但减小幅度逐渐放缓.该分析可以为水压轴向柱塞泵/马达滑靴副的设计和优化提供指导和借鉴.     

论高动压标定激波管

本文对目前低动压标定激波管的标定特性进行了一定评述,并在进行了一定中间试验后,提出了能获得500～600公斤/厘米~2阶跃压力的高动压标定激波管和几千公斤/厘米~2阶跃压力的更高动压标定激波誓的理论方案,并对理论方案进行了一定理论论述,对阶存在问题进行了初步论述。     

二甲醚发动机低压共轨系统轨压特性研究

以二甲醚发动机燃油系统为研究对象,建立发动机低压共轨系统的仿真模型,分析影响共轨管压力建立时间和压力波动的主要因素,并探讨了共轨管内的燃油压力特性。结果表明,共轨管的容积、内径、长度、长径比、油泵供油压力对共轨压力特性的影响较大,合理地选择共轨管尺寸和供油压力,既能维持共轨压力的稳定,也能保持较短的压力响应时间。     

横纹管脉冲流流动与换热数值分析

通过数值模拟计算,研究低振动雷诺数下横纹管内脉冲流流动和换热.数值计算结果表明:脉冲流动引起出口压力正(余)弦波动,波动幅度随脉冲流振幅、频率的增大而增大;脉冲流动能够使流体在低速和低振动雷诺数下产生漩涡,并周期性生成、迁移和脱落;由于漩涡的作用,增强了流体的径向扰动和相对扰动,增大了横纹管内壁切应力,引起壁面切应力的周期性变化,减薄边界层,增强流体质量、能量输运;随着脉冲流振幅的增加,强化传热系数最高可以达到1.97.     

潮汐电站贯流式水轮机尾水管流动特性研究

基于潮汐电站真实的水头变化,在机组同一导叶开度和桨叶开度下加入不同的进出口压力,以此探究潮波条件下水轮机内部流动特性.数值模拟结果显示:在不同的压力进口条件下,流态显示出了截然不同的变化,从内部流动到外特性都有所不同.同时通过非定常计算的频谱及尾水管进口处轴向速度和圆周速度之比的分析,确定了低压工况下尾水管内旋转水流并不是涡带,而是由转轮出口的气团和水力不平衡共同造成的.     

螺旋槽管脉冲流强化对流换热数值及场协同分析

通过数值模拟计算研究了在螺旋槽管内通入脉冲流后的强化换热机理.数值计算结果表明,脉冲流动能引起出口压力呈周期波动,波动幅度随脉冲流频率的增大而增大;脉冲流动能够使流体在螺旋槽管管壁附近产生漩涡,并出现周期性的生成、漂移和脱落;由于漩涡的作用,增强了流体的径向扰动和相对扰动;脉冲流动能够改善速度场与温度梯度场之间的协同程度,从而起到强化传热的效果.     

低压省煤器H型鳍片管优化传热数值研究

为研究低压省煤器H型鳍片管的传热特性及阻力特性,采用realizable湍流模型数值研究H型鳍片管管束外烟气的流动传热特性。研究结果表明:H型鳍片管具有均匀气流的作用,在管壁面形成的漩涡能够加强通道内绕流作用,利于强化传热;当烟气的流速越高,H型鳍片管传热系数越大,流动阻力逐渐增大;当鳍片节距增加,H型鳍片管传热系数增加,流动阻力逐渐降低;在节距为18 mm时,鳍片管传热系数较高,流动阻力最小,选用18 mm的鳍片节距最为经济。     

微喷管过渡区流动的DSMC模拟研究

微喷管性能的好坏关系到微推进器能否提供所需的准确推力及能否具有较高的推力效率,因此微喷管的研究对提高微型推进器的性能起重要作用.针对高温气流的特点,在运用直接模拟蒙特卡罗方法模拟微喷管流动过程中,考虑由于非平衡性而发生的内能松弛等问题,引入分子内能激发和松弛概率,对不同入口压力及温度下高温流体的拉伐尔喷管流场进行了数值模拟,模拟结果表明随着入口流体温度的升高,微喷管的推力效率也随之增长,在低压下入口压力的增大有助于提高微喷管的工作效率,而高压下入口压力的变化对微喷管性能的影响并不显著.     

考虑真实气体效应的激波速度计算

对具有良好压力平台的H2／CO2(驱动气体为氢气,被驱动气体为CO2)激波管中的激波速度进行了计算．其特点是初始激波速度采用考虑真实气体效应的理论计算,沿管运行时理论不能准确计算的部分采用由实验得出的一个激波衰减公式计算．计算与实验结果吻合,为使用和设计该类激波管提供参考．     

端壁相对运动对超声速膨胀器间隙流动的影响

为了揭示端壁相对运动对超声速膨胀器间隙流动影响的规律,采用数值方法研究了机匣与隔板不同相对运动速度时超声速膨胀器间隙流动特性。结果表明:泄漏流与主流和附面层的掺混损失是超声速膨胀器间隙区域流动损失的主要来源,吸力面靠近分离线右侧区域的流动损失最大,压力面附近除尾缘外流动损失均较低;机匣与隔板相对静止降低了黏性剪切力的作用,但端壁的壁面效应对间隙流动却存在影响;端壁相对运动抑制了泄漏涡的横向发展,分离线向吸力面靠近,泄漏流量增加,泄漏流、主流和端壁附面层的掺混严重,附面层内低能流体的迁移、潜流和摩擦也加剧,三维流道内总的流动损失增加,超声速膨胀器效率降低。