传统的行波热声发动机具有可靠性好、工质环保、潜在效率高等优点,但系统中存在一根体积较大的谐振管,降低了其功率密度及应用价值。本文设计并搭建了一台新型的声学共振型行波热声发动机,将三个相同的热声发动机核心单元连成环路,中间采用细长谐振管连接。实验中,发动机在100℃以下起振,频率约63 Hz,各压力下得到的最高压比均接近1.3,达到了传...
脉管制冷机可看作是是斯特林制冷机的变种,带室温推移活塞的脉管制冷机是一种可逆脉管制冷机,与斯特林制冷机一样可工作于四种模式。本文采用数值分析的方法阐述了脉管热机的四种工作模式,即热发动机,热泵,制冷机和冷发动机。
本文以褐煤与生物质共气化为研究背景,以负载镍的褐煤残渣与生物质焦油（以甲苯为模型化合物）在共气化过程中的甲苯催化分解特性、煤焦气化特性以及协同作用为研究点,应用SEM、XRD表征方法,通过与Ni/Al_2O_3催化剂性能对比、共气化温度对比、水碳比影响等,表明经处理后的褐煤残渣与生物质焦油共气化,不仅产气率高,且具有生物质焦油催化分解作用...
为了深入研究逆布雷顿空气制冷机的降温特性与制冷性能,论文首先采用CFX数值模拟方法,对透平膨胀机冷端通流部分的流动与热力学过程进行了数值模拟,进一步对整机的热力性能进行了分析;在此基础上探讨了制动功率对膨胀机降温特性影响;并改进了逆布雷顿空气制冷机综合实验台,采用风机回路闭式循环,进行了定制动压力和定特性比两种典型制动策略下制...
采用数值模拟的方法研究了超音速流动中斜坡型、双排斜坡型和分裂斜坡型三种不同微尺度涡流发生器诱导的尾迹涡耗散过程和发展轨迹,并对比分析了不同结构涡流发生器布置对激波边界层干涉的控制作用效果。研究结果表明,研究的三种涡流发生器结构诱导的逆旋涡之间具有相互弱化作用。双排斜坡型涡流发生器诱导的逆旋涡之间的弱化作用最强,斜坡型涡...
高质量的网格生成是叶轮机械复杂流动准确预测的关键技术之一。目前在大部分结构网格生成过程中,网格拓扑及局部网格密度均基于经验或粗略的估计,此类网格一般需要根据计算结果进行手动调整。本文发展了基于多块贴体结构化网格的网格自适应技术以达到自动调整局部网格密度并在不严重增加计算量的前提下改进计算精度的目的。本文基于真实物理流动...
采用离散型函数和B样条函数两种参数化方法生成叶片快照,研究比较基于单快照叶片和双快照叶片的Gappy POD拟合能力。引入流场求解,发展一种基于迭代偏差修正的Gappy POD反设计方法,并开展二维叶片表面压力分布的反设计研究。结果表明：双快照叶片方法能够有效提高Gappy POD的拟合空间和拟合精度,基于迭代偏差修正的反设计方法能够显著改善Gappy ...
测量流动湿蒸汽的湿度意义重大但也很困难。本文提出了一种测量湿蒸汽湿度的微波加热法。微波加热应用于湿度测量有四个显著的优点：一是微波加热中热量从水滴、水膜与蒸汽分子内部产生,不依赖于传导和对流等传热过程,且加热速度快;二是微波加热具有选择性,由于液态水的介电常数约为水蒸汽的介电常数的80倍,加热过程中水滴和水膜吸收更多的微波...
借助实验校核CFD方法对具有叶顶间隙扩压叶栅进行了数值模拟,分别探究了叶顶开槽、吸力面端部开槽及叶顶-吸力面端部组合开槽进行附面层抽吸对其性能的影响,并从旋涡结构角度阐述其控制机理。结果表明,叶顶抽吸可以推迟泄漏涡的生成,有效抑制泄漏流的发展,降低其损失,端部抽吸则可以吸除角区低能流体团,减小端部损失,通过二者的组合,叶栅总压损...
耦合自适应差分进化算法,非轴对称端壁与叶片联合成型参数化方法和RANS方程求解技术,提出了非轴对称端壁与叶片联合成型设计优化方法。利用该方法,完成了某小展弦比透平叶栅的气动设计优化,并且详细分析了最优设计叶片三维参数化及非轴对称端壁造型对气动性能的影响,验证了本设计优化方法的正确性和有效性。
本文针对1＋1对转涡轮1.5级不同时序位置进行了非定常数值计算,结果表明,通过改变低压级导叶时序位置,1＋1对转涡轮1.5级在较差时序位置仍可获得较高时均效率。在分析涡轮内部流场时,首先,发现1＋1对转涡轮高压级动叶的尾迹在低压级导叶内的演变规律与常规涡轮（拉伸、剪切、扭转最后聚集成一团）有所不同,尾迹一般呈现由细渐粗的线状分布特征,...
基于欧拉S2流面计算程序,发展了一种Eulerian/Eulerian模型的湿蒸汽自发凝结流动数值计算方法,并将其应用于Moses-Stein喷管和某三级低压蒸汽透平性能预测。结果表明,该方法能够较准确地计算喷管中蒸汽的自发凝结现象,与实验结果吻合良好;能够合理预测低压蒸汽透平中湿蒸汽对气动参数的影响及气动参数的真实分布规律,为蒸汽透平提供了快速、准确...
本文应用LES/FW-H方法,研究了在导流罩入口采用弧形锯齿结构的半开式轴流风扇的气动声学性能。研究结果表明,采用弧形锯齿进口的周向非等宽导流罩可减小叶尖涡影响区域,降低叶尖涡强度。导流罩进口结构的变化对叶尖涡涡心轨迹有一定影响,弧形锯齿进口导流罩使得叶尖涡轨迹更远离轴心,随着弧形锯齿数目的增加,其叶尖涡轨迹越远离轴心。半开式轴流...
在风洞中正确复现大气边界层特性是保证风洞实验结果准确度的必要条件。本文利用三角形尖劈和粗糙元配合对风洞内热带气旋大气边界层模拟进行了研究,生成了较好反映热带气旋风特性的大气边界层,平均速度和湍流强度廓线与设计值吻合较好,同时提出了用于热带气旋大气边界层内的风力机模型的设计要求。
为了增加涡旋压缩机啮合间隙处的动网格数量。本文根据涡旋压缩机的流体区域变化规律,提出一种结构化动网格的生成方法,实现了啮合间隙处的网格加密。进而得到一种基于结构化动网格的涡旋压缩机非定常流动的数值模拟方法;得到了任意时刻流体区域内的流场分布。与现有的非结构化动网格进行比较,结构化动网格解决了非结构化动网格在啮合间隙处易产...
本文针对具有自增压特性的旋转压力能交换器进行研究,通过求解非定常一维流动模型,获得了液体压力波在转子孔道内的传播特性,基于压力能交换过程的最优波系分析,探讨了不同波系结构的交换器性能随工况的变化规律。研究发现,不同工况下的压力能交换率存在最优值,增压比、增压流量随低压连通区压差降低而减小,多次波系反射结构的压力能交换率和增...
要实现超高压水射流的稳定性调控首先必须对其流动特性展开探索。设计了四种喷嘴出口流道结构,对其产生的射流进行了测量,并结合数值模拟对实验反映出的物理现象进行了诠释。结果显示：圆柱形出口流道喷嘴,其射流流动形态受雷诺数变化影响不明显,射流与环境气体界面近似为圆锥。而圆柱与圆锥组合型出口流道喷嘴,其射流结构形态随雷诺数变化显著...
结合严重段塞流的形成机理,研究了立管底部压力与集输管道中流体压力的变化规律,建立了过渡流型向严重段塞流、稳定流转变的准则模型。对比Lockhart-Martinelli参数法和Beggs-Brill公式法在气液两相流含气率的预报效果,并将流型转变模型的预报结果与实验结果对比,结果表明：采用Beggs-Brill公式计算气液两相流含气率时具较高的精度,同时本文流型...
本文采用有限体积法和VOF方法,对不同自由液面高度（Z=1D~4D,其中D为圆柱直径）下的圆柱绕流进行了数值研究。研究1×10~4≤Re≤7×10~4范围内,自由液面高度对圆柱绕流流场动力学特性和尾迹旋涡形态的影响。结果表明：自由液面的存在会导致圆柱的阻力系数和升力系数较无自由液面时减小。当Re一定时,阻力系数随着Z的增大而减小,升力系数随着Z的增大...
本文根据相似准则的原理建立高温气冷堆二维堆芯的球流运动试验系统,并提出了二维球流运动中界面分析的定量的实验方法,介绍了界面分析法的理论依据以及在球流内部流场研究和界面特征分析中的操作方法和过程,并且进行了不同加球比例的实验,对得到的相应的均值流线,轴向速度,径向速度,合速度,速度矢量的分布以及球流运动的特性等球流二维流动特性...
弹性液滴（弹性膜包裹黏性流体）在流场中的变形、运动等界面动力学特性显著影响液滴内外流体间的物质输运等特性,而液滴界面的弹性、抗弯特性等复杂力学性质是影响其动力学特性的决定因素之一。基于FTM（Front tracking method）,建立了弹性液滴在流场中变形运动的三维模型,考虑界面弹性、抗弯特性等复杂力学性质,重点分析了抗弯特性对液滴变形...
针对旋风分离器内复杂的气固两相流动特性,本文采用LES-DEM耦合方法进行了研究。其将固相视作离散体系,在拉格朗日框架下采用牛顿运动定律对颗粒进行跟踪;气相视作连续介质,在欧拉框架下采用LES方法对流场进行求解。结果表明：旋风分离器内气流速度在各个方向上呈现不同的分布特征。进出口压降在平均值附近波动,颗粒质量流率的增大会降低压降。...
本文以特征线法为基础,采用＂多点固定完全断流型空腔数-理模型＂,通过分析得到清管器移动边界条件方程和出口阀门边界条件方程,进而对复杂地形下管道试压后清管器的扫水过程进行数值模拟计算。将数值模拟结果与现场数据对比,检验了本文所提出计算模型的正确性和准确性。通过该计算模型,可以较准确地预测在清管器扫水过程中是否会发生爆管及发生...
光电化学分解水反应驱动的氧气泡生长,是发生在固液表面典型的物理化学过程。本文通过搭建的光电化学分解水反应体系,利用显微拍摄系统,探究了氧气泡在光电极表面的发展规律,结果表明气泡大小与生长时间遵循关系;并通过改变反应溶液的浓度和激发光源的光照强度,总结了溶液浓度和光照强度对气泡的生长时间与脱离直径的影响规律。
超临界CO_2管内流动与冷却换热过程中,物性发生剧烈变化,流动换热特性独特,研究管径影响超临界CO_2流动换热性能的内在机理和规律具有一定的实用价值。本文采用能够精确计算超临界CO_2物性的NIST实际气体模型,通过对比不同湍流模型,得到计算超临界CO_2流动换热性能效果最优的计算模型,并利用该计算模型对超临界CO_2管内流动换热过程进行模拟计算...
当多个LED密集排列组成大功率照明系统时,散热问题成为影响LED灯发光性能的主要技术瓶颈之一,因此解决散热问题已成为功率型LED应用的先决条件。本文将功能化石墨烯与硅树脂复合制备出了低填充量高导热性能的石墨烯/硅树脂复合材料。石墨烯（Graphene）填充质量分数为0.015时,复合材料的热导率高达2.758 W/（m·K）,比纯硅脂基体提高了13倍;添加...
为了提高氢气利用率本文对氢氧燃料电池在不同的阳极进口压力、阴极过量系数以及工作温度下进行阳极长时间闭口运行,考察阳极闭口对电池性能的影响。在每个操作条件运行期间阳极电池阀均未中途打开（单个操作条件最长运行时间26 h）,氢气利用率达100%。结果表明：氢氧燃料电池除了在低阴极过量系数且高电流密度之外在其它各工况下阳极闭口能长时...
在构建开孔泡沫金属二维几何结构模型的基础上,采用格子Boltzmann方法基于孔隙尺度对泡沫金属内融化传热及流体流动过程进行了数值模拟,并重点分析了Rayleigh数、孔隙率及孔密度等对融化相变传热过程的影响。与纯相变材料融化具有光滑、清晰的相变界面、融化沿着热流方向整体推进的特征所不同的是,在泡沫金属结构下相变材料的融化以金属骨架为中...
现有LED车灯模块的荧光粉自发热现象严重,且散热条件恶劣,致使荧光粉硅胶温度过高,降低了LED模块的热可靠性。本文提出了一种双层基板LED车灯模块,旨在增加荧光粉硅胶的导热途径,从而降低荧光粉硅胶的温度。针对该结构进行了传热数值模拟,结果发现;与现存的LED车灯模块相比,双层基板LED车灯模块荧光粉硅胶的最高温度降低52.7℃。该模块强化了荧...
本文利用NSGA-Ⅱ算法对板翅式换热器中流体的传热和阻力分别引起的熵产数和（？）耗散数进行了多目标权衡优化。使传热和压降这两个相互矛盾的目标函数同时达到最优,并对帕累托前沿解域进行了LINMAP（多维偏好分析的线性规划）决策,最后对比了两种适值函数的优化结果。结果显示：换热器结构在11个自由度,并满足较小的熵产数或[火积]耗散数的条件...
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