小口径喷嘴冲击射流噪声锯齿特性及机理研究

测量了3毫米口径轴对称收缩喷嘴射流冲击大平板产生的噪声随冲击距离变化的特性。发现远场噪声随冲击距离的变化呈锯齿状，射流上游的噪声频谱上有粗缓、跨较宽频带的尖峰。根据不同唇厚喷嘴的实验对比，判断这些现象跟反馈有关，称为反馈噪声，而且正是反馈噪声与湍流噪声的相互作用，导致这种锯齿现象和射流上游的宽频尖峰。     

Large eddy simulation of swirling jet in a bluff-body burner

The large eddy simulation (LES) is applied to an unconfined swirling flow of an air surrounding a bluff-body having a central jet of air, and the complicated flowfield that involves the recirculation and vortex breakdown is investigated. The Smagorinsky model is used as the sub-grid scale model. The results of the present numerical simulation are compared with the experimental data of the mean and stochastic root mean square (RMS) variations of two velocity components. Although the inflow conditions are specified in a simple manner, the obtained numerical results are in reasonable agreement with the experiments, except for a part of RMS variation values near downstream of the bluff body. The present numerical calculations can successfully reproduce the two characteristics of the flow, i.e., an upstream recirculation zone established just downstream of the burner plane and the additional recirculation zone established at the more downstream location.     

高压掺氢天然气管道泄漏扩散与失效后果的数值模拟研究

针对高压管道在失效泄漏后产生的欠膨胀射流问题,利用Birch理论模型用伪源代替实际管道的泄漏孔。在不同掺氢比（HBR）、泄漏孔直径、管道运行压力的条件下,研究了掺氢天然气（HDNG）管道泄漏扩散后果区体积分数分布情况、爆炸危险边界、爆炸危险范围的变化规律。结果表明,随着HBR的增加,减少了泄漏扩散后HDNG的聚集,爆炸危险范围逐渐减小,远端危险性降低;随着HBR的增加,爆炸危险边界高度降低,近端危险性增大;随着泄漏孔直径与管道运行压力的增加,泄漏扩散后HDNG的影响区域扩大,爆炸危险边界高度上升,爆炸危险范围逐渐增大,远端危险性增大。     

矸石磨料射流冲击煤体的破碎行为及其力学特性研究

创新性提出了矸石磨料射流破煤技术,针对矸石磨料射流冲击破碎煤体动态过程,采用SPH-FEM耦合算法,构建了矸石磨料射流破煤数值模型,研究了破煤过程中应力损伤机制及射流参数对煤体破碎效果的影响规律。研究结果表明：随着射流速度由150 m/s增加到350 m/s,煤体的冲蚀深度和冲蚀纵截面面积近似线性增加,冲蚀宽度先增大后趋于稳定值,冲蚀宽度峰值为5.2 mm;随着射流柱直径的增加,煤体冲蚀宽度和冲蚀纵截面面积不断增大,冲蚀深度缓慢减小;磨料粒径由0.8 mm增加到1.2 mm时,最佳破煤粒径为0.8 mm;当t=2μs时,沿轴向深度和径向宽度方向,所选煤体单元的有效应力依次减小;当t>2μs时,径向上所有煤体单元的有效应力随时间增大而逐渐减小;随着磨料射流不断冲击,轴向煤体单元的有效应力峰值接替出现;沿着径向和轴向,从冲击表面中心到射流远端,损伤失效速率逐渐减小,分别呈瞬时和阶梯形损伤失效特征。研究结果为揭示磨料射流冲蚀破煤行为及其机理提供重要理论支撑。     

温度和微射流处理对乳清分离蛋白颗粒性质的影响

本文旨在研究微射流处理对不同温度下乳清分离蛋白(WPI)颗粒性质的影响。以微射流处理与温度为变量,对WPI的SDS-PAGE电泳、示差扫描量热特性、平均粒径、ζ电位、表面疏水性(Ho)与乳化活性指数(EAI)进行了表征与测定。结果表明:在所有的温度下,经微射流处理的WPI的平均粒径及Ho均小于未经微射流处理的WPI,但ζ电位高于未经微射流处理的WPI。无论是否经过微射流处理,在60℃以下时,WPI的Ho基本上不受温度影响,在60℃以上时,其Ho随温度的升高而增大,在80℃下达到最大,如微射流处理前后WPI在80℃下的Ho分别为3786和3082。此外,在60℃以下时,WPI的EAI基本上不受温度影响,在60℃以上时,其EAI随温度的升高而增大,在80℃下达到最大,如微射流处理前后WPI在80℃下的EAI分别为130.5 m2/g和120 m2/g。微射流处理前后WPI平均粒径及EAI的变化可能与WPI颗粒间ζ电位和Ho的共同作用有关。     

梅花孔板纵向流换热器壳程流动与传热的三维数值模拟

基于梅花孔板纵向流换热器的三维物理模型,采用RNG k-e湍流模型,对其壳程流动与传热特性进行了数值模拟,以空气为工作介质,考察了孔板开孔率y=0.148, 0.18和0.214的换热器在雷诺数Re=4000~12000范围内的传热和压降. 结果表明,流体流过梅花孔后产生贴壁射流,射流的卷吸和二次流作用有利于流体的混合与传热. 换热器壳程平均努塞尔数Nu和单位长度压降Dp/lz均随开孔率y和折流板间距L减小而增大;与相同条件下弓形折流板换热器相比,在研究范围内,该流换热器的Nu提高了14.9%~52.88%,Dp增减幅度为152.85%~-16.62%,综合性能系数PEC为1.03~1.44,适当增大开孔率y和孔板间距L可提高换热器的综合传热性能.     

采用微射流处理改变番茄籽分离蛋白的理化性质及结构

碱溶酸沉法所制备的番茄籽分离蛋白,其溶解性等功能性质较差。以番茄籽分离蛋白为原料,研究微射流均质对其功能性质及结构的影响。结果表明：微射流均质过程中番茄籽分离蛋白的结构变化与其功能性质的改变存在关联。微射流均质提高了番茄籽分离蛋白的溶解性、乳化性及乳化稳定性;均质后的番茄籽蛋白粒径更小,分布更均匀;暴露巯基和总巯基含量减少;分子内部疏水基团暴露,表面疏水性提高;蛋白晶体结构变化不大;蛋白质的二级结构发生了变化,α-螺旋、无规卷曲、β-转角均减少,而β-折叠增加。这些变化说明,微射流均质处理使蛋白分子发生了伸展或折叠,从而改变其功能性质。     

内陆湖泊三角洲河口区水动力特征及地质意义

分析河口区水动力特征是直观理解沉积过程、有效揭示沉积机理和模式及合理刻画砂体形态的重要前提和途径。 应用流体力学的射流理论和牛顿内摩擦定律,分析内陆湖泊三角洲前缘河口区水动力特征和水动力场的主导机制。 结果表明：河流入湖后,河流水体所受湖泊水体的阻力主要来源于河流水 体与湖泊水体相对运动时产生的黏滞力即内摩擦力,河流水体平均流速越大,湖泊水体越浅,则速度梯度越大,内摩擦力或切应力越大;天然河流水体向湖泊水体的推进长度非常有限,主要受出口断面处河流水体的初始流速和河流深度的控制,而不受河流宽度控制。 三角洲前缘河口区主要发育呈舌状平行 于湖岸线展布的河口坝砂体,而水下分流河道砂体则不发育。 河口区复杂多样的砂体形态本质上是多期垂直于湖岸线展布的平原河道砂体与平行于湖岸线展布的河口坝砂体垂向叠加和侧向拼接或改造后垂向叠加和侧向拼接的产物。     

超高压水射流中空化现象对轮胎破碎作用研究

为了探讨超高压水射流破碎轮胎过程中,冲击波和微射流的作用机理,基于FLUENT软件环境,采用VOF模型求解Navier-Stokes方程,数值模拟了近壁面的空泡溃灭过程,结果表明,射流冲击物面时,空泡溃灭产生的压力脉冲远大于微射流产生的冲击压力。结合超高压水射流破碎轮胎试验,通过对胎面胶的切槽断面形貌进行观察,研究了微射流和冲击波对橡胶材料的破坏作用,认为橡胶材料在受到空化作用破坏时,表现出明显的冲击脆化现象,微射流在材料壁面冲击出边缘齐整的针孔状形貌,冲击波引发材料产生拉伸破坏。     

超声空化微射流建模与仿真

为探求功率超声珩磨中空化作用产生的微射流对壁面的冲击作用,考虑液体压缩性,基于连续方程及动量方程,建立了壁面峰值压力及滞止压力公式。应用耦合欧拉拉格朗日（CEL）方法建立了微射流冲击壁面的有限元模型,并对壁面压力、壁面变形等进行了数值研究。结果表明：壁面的峰值压力、最大变形深度及最大等效应变均出现在射流冲击的边缘;铝板在微射流冲击后出现深约0.11μm的凹坑,并在凹坑边缘有材料隆起;壁面塑性变形主要发生在冲击前期,等效应变呈环形分布。空化微射流的冲击有利于材料的去除。