空温式汽化器翅片管壁面温度变化特性实测研究

为推动空温式汽化器的应用发展,深入探究空温式汽化器的传热问题本质,开展空温式汽化器翅片管壁面温度变化特性实测研究。以液氮作为实验工质,搭建空温式汽化器翅片管壁面测温实验平台,分析空温式汽化器翅片管壁面温度变化特性。结果表明:空温式汽化器翅片管整体壁面温度随运行时间增加逐渐减低;翅片管壁面温度沿远离汽化器入口方向温度呈升高趋势,当实际汽化量为96 Nm3/h时,第1、7、11和16根翅片管壁面温度衰减率分别为254.0%、91.8%、56.5%和30.3%,当实际汽化量减小时,汽化所需翅片管总长度缩短。

Mach数和壁面温度对HyTRV边界层转捩的影响

典型的高超声速飞行器流场存在着复杂的转捩现象,其对飞行器的性能有着显著的影响。针对HyTRV这款接近真实高超声速飞行器的升力体模型,采用数值模拟方法,研究Mach数和壁面温度对HyTRV转捩的影响规律。采用课题组自研软件开展数值计算,Mach数的范围为3~8,壁面温度的范围为150~900 K。首先对■转捩模型和SST湍流模型进行了高超声速修正:将压力梯度系数修正、高速横流修正引入到■转捩模型,并对SST湍流模型闭合系数β~*和β进行可压缩修正;然后开展了网格无关性验证,通过与实验结果对比,确认了修正后的数值方法和软件平台;最终开展Mach数和壁面温度对HyTRV边界层转捩规律的影响研究。计算结果表明,转捩区域主要集中在上表面两侧、下表面中心线两侧;增大来流Mach数,上下表面转捩起始位置均大幅后移,湍流区大幅缩小,但仍会存在,同时上表面层流区摩阻系数不断增大,下表面湍流区摩阻系数不断减小;升高壁面温度,上下表面转捩起始位置先前移,然后快速后移,最终湍流区先后几乎消失。

复合式燃烧室壁面温度的变化规律及其对燃烧过程影响的研究

本文介绍了用接触法测量X2105柴油机燃烧室壁面温度的试验结果。研究了复合式燃烧室壁面温度随发动机负荷、转速、燃油喷射正时和冷却水温度等的变化规律以及燃烧室壁面温度对复合式燃烧过程的影响。研究结果表明,适当提高X105系列柴油机在低负荷时燃烧室壁面温度,并避免高负荷时燃烧室壁面温度过高,将有利于提高柴油机的经济性和降低有害排放物质。

壁面温度对微型内燃机燃烧特性的影响

为了研究微型内燃机燃烧特性,搭建燃烧测试平台,分别对壁面温度40、90、120、130、145℃条件下的燃烧特性进行测试.试验结果表明:随壁面温度的逐渐提高,燃烧始点延迟,平均指示压力和燃烧压力呈线性降低趋势;但燃烧放热率加快,燃烧持续期缩短,循环变动率降低,燃烧稳定性增强.当壁面温度增至130℃时,微型内燃机表现出最好的燃烧稳定性.继续提高壁面温度至145℃时,燃烧持续期反而增加,燃烧稳定性显著恶化.微型内燃机较大的面容比是壁面温度能够较大程度影响进气与燃烧的主要原因.利用壁面温度对微空间燃烧过程的影响,提出不同热特性材料组合式微型内燃机的构造.

径向三重流MOCVD反应器壁面温度的数值模拟

将研究辐射换热问题的区域法引入壁面间的辐射换热计算,建立了MOCVD壁面温度的计算模型,应用该模型计算了径向三重流MOCVD反应器的壁面温度分布.结果表明,在反应器的不同部位,壁面温度分布的规律有所不同.当径向三重流MOCVD反应器处于自然对流的环境时,壁面的最大温差可达123K,如此大的温差将会对反应器内的气体流动和沉积过程产生影响;为了使反应器的温度保持在较为恒定的低温,外壁面的强制对流换热系数应大于84W/(m2·K).

竖直矩形窄通道内水流动沸腾起始点及壁面温度实验研究

建立单面加热垂直矩形窄通道流动沸腾换热实验装置,针对截面250 mm×3.5 mm的窄缝通道,对水流动沸腾换热特性进行实验研究。通过实验分析可知:(1)饱和沸腾起始点是核态沸腾的开始,以此为分界,窄通道内的换热特性截然不同。影响沸腾起始点的因素主要有3种:热流密度、质量流量及入口温度。(2)流体从单相流、过冷沸腾和饱和沸腾转变,其壁面温度变化也各不相同。流体处于单相流时,壁面温度沿流动方向呈线性增加;流体处于过冷沸腾阶段时,过冷沸腾对壁面温度的影响不大,壁面温差很小,可近似认为此阶段为等壁温换热过程。流体进入饱和沸腾(饱和核态沸腾和流动沸腾),壁温存在最大值。

密闭腔内快速传热中壁面温度的软测量方法

在分析机理的基础上 ,对密闭腔内快速传热中壁面温度的软测量方法进行了研究 ,建立了快速传热中壁面温度软测量的模型 ,给出了模型的三种解法。通过实例结果表明 :采用软测量方法 ,选择变化缓慢的温度为二次变量 ,可以实现密闭腔内快速传热中壁面温度的测量 。

壁面特性对径向三重流MOCVD反应器壁面温度分布的影响

分别采用透明体模型、黑体模型、灰体模型、三谱带漫反射模型、三谱带镜反射模型和二谱带模型对石英壁面的辐射特性进行模拟,并结合求解辐射传递方程的谱带区域法模型,计算了不同壁面特性下径向三重流MOCVD反应器的壁面温度分布.结果表明,不同的壁面特性模型对MOCVD壁面温度的分布有较大影响,其中壁面发射率的影响最大,而透射率的影响较小;在反应器的不同部位,壁面特性模型对温度分布影响的规律不同.

电喷摩托车发动机气缸内壁面温度模型研究

结合传热学理论，建立了发动机气缸内壁面温度模型，对不同工况及风速条件下发动机气缸内壁面温度变化进行了试验研究。根据试验结果对温度模型参数进行无量纲化处理，并结合试验数据对处理后的模型参数运用最小二乘法进行回归，得到了不同工况下的无量纲参数值。研究结果表明：风速对于气缸温度具有一定的影响，但并不显著。在不同的工况下，除起动工况模型计算误差在6％～8％外，其余工况模型计算误差均控制在3％～5％，模型具有较强的适用性。

壁面温度对柴油喷雾碰壁质量分布的影响

基于AVLFIRE软件建立柴油喷雾及碰壁仿真计算模型,以定容燃烧弹中喷雾碰壁试验得出的数据为基础对模型进行标定与校核,然后对不同壁面温度条件下的喷雾碰壁特性进行仿真计算,得出了不同壁面温度时燃油的气相、液相和附壁油膜质量随时间的变化规律.结果表明:喷雾碰壁之前,液相质量随时间的增加而增加,碰壁之后,液相质量随时间的增加而减少;壁面温度对空间液相质量的分布及其随时间的变化规律影响不大;随着壁面温度升高,喷油结束之前气相质量随时间增加的速率稍有增加,而喷油结束之后气相质量随时间增加的速率明显增加,附壁油膜达到最大质量的变化速率降低,达到最大质量后,附壁油膜随时间减小的速率增加.

壁面温度在多参数下对平板边界层的影响研究

为了得到壁面温度在不同来流速度、不同湍流强度条件下对边界层转捩与减阻的影响规律,本文采用Transitionk-kl-ω模型对低来流速度下无压力梯度的光滑平板进行了数值模拟。结果表明,随着来流速度的升高,壁温升高所起到的减阻效果更好,即高来流速度对壁面温度更为敏感。当来流处于中高湍流强度下时,壁温升高能起到推迟转捩的作用,且随着湍流强度的升高,转捩推迟的效果越好,但减阻效果正好相反;当来流处于低湍流强度下时,壁温升高会使得转捩提前发生。壁温升高抑制了边界层内流体的脉动程度,使得层流的稳态不易被破坏,流动更加稳定;同时,壁温升高使得边界层内流体的速度梯度减小,从而降低了壁面摩擦系数,故壁温升高能起到推迟边界层转捩与减阻的作用。

瞬态工况壁面温度对燃烧噪声的影响

研究了直喷式柴油机瞬态工况壁面温度对燃烧噪声的影响机理。开展内燃机瞬态工况测试技术和测试方法研究,通过对瞬态与稳态过程的壁面温度差异的研究分析,从气体动力载荷和高频压力振荡两方面分析研究瞬态噪声与稳态噪声产生差异的机理。瞬态工况壁面温度高于同负荷同转速的稳态工况。壁面温度的差异导致两种工况下滞燃期的改变,影响燃烧压力和缸内压力升高率以及压力高频振荡的频率和幅值。结果表明,瞬态与稳态工况壁面温度的差异影响到动力载荷与压力高频振荡,是两种工况下燃烧噪声产生差异的主要二级影响因素之一。

流动沸腾条件下微通道壁面温度的红外特征

设计并搭建了沸腾换热试验台,采用TH5104红外热像仪测量微通道壁面温度来研究混合制冷工质在微通道内的沸腾换热特性。测量试件是一外径为1.22mm,内径为0.86mm,长为200mm的不锈钢单圆管。实验利用红外热像仪测量并记录下质量流量为1 726～8 635kg/m2.s,热流密度为65～231kW/m2时壁面温度的变化情况。实验分析和讨论结果显示:微通道壁面的温度分布沿着轴向变化有明显的规律性;水平微尺度通道内流动沸腾过程中,试件前后段有较大的温差效应,温差的正负与热流密度的大小有关;壁面温度的变化与热流密度、管内工质的流型和换热形式关系密切,流型越复杂,壁面温度变化越剧烈。

壁面温度和撞壁距离对柴油喷雾燃烧特性的影响

根据撞壁距离L与自由喷雾液相贯穿距L_(liquid)之比,将喷雾撞壁模式分为严重湿壁、轻微湿壁、临界湿壁、未湿壁.通过高温高压定容弹试验和OpenFOAM仿真,研究了高、低壁温条件下,4种喷雾撞壁模式对着火特性、火焰发展特性以及燃油分布特性的影响.结果表明:提高壁面温度可以促进喷雾着火及燃烧过程,且其促进作用随L/L_(liquid)增大而减小;高壁温条件下,一定程度的喷雾撞壁有利于油气混合和燃烧,低壁温条件下则相反.

燃烧室壁面温度波动对内燃机缸内燃气温度的影响研究

本文利用大型通用内燃机工作过程数值模拟软件GT-Power,以6106柴油机为例,研究了壁面温度的波动对柴油机缸内燃气温度的影响.计算结果为柴油机的性能开发和优化设计提供依据.

水蒸气和壁面温度对富氧状态下甲烷-空气爆燃特性的影响

为了研究水蒸气和壁面温度对甲烷-空气爆燃特性的影响,自行搭建尺寸为π×30^(2) mm×1200 mm不锈钢爆炸管道实验平台。实验结果表明,随着壁面温度的增加,导致甲烷爆燃产生的水蒸气不易或无法在管道上形成液膜,进而抑制甲烷-空气爆燃反应。在水蒸气的时长从0 s增加到180 s的过程中,低浓度的水蒸气有促进作用,高浓度的水蒸气有抑制作用。另一方面,通过研究分析得出壁面温度和水蒸气的增加会抑制管道压力的振荡行为发生。

地铁区间隧道壁面温度特征实测研究

选取广州地铁不同运营年限的5条线路进行了区间壁面温度测试,测试结果表明:区间隧道内沿列车行进方向,壁面温度呈上升趋势,区间尾部的温度最高;区间壁面温度与室外气温有一定相关性,但受室外气温影响具有滞后性;行车计划达到远期的线路,区间最热月平均温度比初期线路高4℃左右;行车对数是影响隧道温升的主要原因,行车计划达到远期工况后,隧道温度趋于稳定,若行车对数不变,隧道温度不再随运营年限增加而升高。

能量密度和壁面温度对爆震影响的试验研究

基于一台快速压缩机(RCM)试验平台开展了能量密度和壁面温度及其相互作用对异辛烷/空气和正庚烷/空气混合气爆震强度的影响。研究结果发现:随着能量密度和壁面温度的提高,两种燃料的爆震强度均显著提高。对于异辛烷/空气混合气,能量密度对爆震强度的影响随着壁面温度的升高显著增强,且壁面温度对爆震强度的影响也随着能量密度的升高而显著增强。而正庚烷/空气混合气基本不存在上述关系,其爆震强度一直处于较高水平。这说明能量密度和壁面温度对不同反应活性燃料爆震强度影响规律有所差异。

电喷汽油机进气道油膜壁面温度模型研究

基于进气门传热原理,建立了油膜壁面温度的模型。根据不同工况下的暖机试验数据,研究了进气流量、转速及冷却水温等工况参数对油膜壁面温度的影响规律。通过进一步优化模型结构,并采用MATLAB/Simulink工具箱辨识参数。试验结果表明:模型的预测误差控制在2%以内,油膜吸附壁面温度是影响预测油膜特性参数、指导油膜补偿器设计的重要因素。

壁面温度对斜爆震发动机进气道流动特性影响的数值研究

为研究壁面温度条件对层流、转捩、湍流状态下斜爆震发动机进气道流场结构、流场参数的影响,选取Ma10级、具有曲面压缩段的斜爆震发动机进气道为研究对象进行数值模拟,对进气道壁面附近激波诱导分离区、热边界层的变化进行了深入探讨。数值模拟结果表明,进气道肩部圆弧过渡段出现的再层流化现象,壁面冷却对其起抑制作用,绝热壁面条件下再层流化程度最为严重。壁面温度的增加有利于延缓流动转捩,同时也导致了分离区尺寸的增加以及转捩、湍流状态下分离区主体位置逐渐前移,进气道内通道的转捩为分离诱导转捩,转捩位置主要受到分离点位置的影响,整体表现为壁面温度增加转捩位置前移。进气道出口顶板侧热边界层厚度随着壁面温度的增加逐渐变厚,转捩状态下热边界层厚度变化可达5%,温度峰值也随着壁面温度的增加逐渐增加,且峰值位置逐渐靠近壁面。壁面温度条件相同时,层流状态下热流、热边界层厚度均较小。转捩、湍流状态下进气道出口顶板侧热边界层较厚,约为层流状态3倍,同时转捩、湍流状态下热边界层厚度相差可达2%。