堆积床内非驻定过滤燃烧的一维研究

多孔介质内气体过滤燃烧不同于自由流中燃烧,燃气与多孔介质强烈换热.热波波速和燃烧波波速是燃烧过程的特征参数.以惰性堆积床内的甲烷/空气的低速过滤燃烧为例,提出一维解析模型,用摄动理论推导出燃烧波波速,用直接求解方法和格林函数方法给出充分发展后的和瞬态的燃烧温度分布,并进行计算验证.

DAM两相闭式热虹吸回路冷却系统实验研究

两相热虹吸回路由于较高的散热性能在高功率电子设备冷却领域有较好的应用前景。为了解决四通道数字阵列模块的冷却问题,本文设计了一套两相闭式热虹吸回路冷却系统样机并对系统启动特性、充液量和工作倾角对系统散热性能的影响进行了实验研究。研究结果表明,样机系统结构及散热性能满足指标要求,启动性能和工作性能良好。此外,该系统对热耗1600 W、局部热流密度接近100 W/cm^2的组件的冷却效果良好。

大型相控阵雷达阵面结构设计研究

对国内外地面大型相控阵雷达阵面结构设计相关要求和结构形态进行概述,并针对某大型固定站相控阵雷达阵面结构体型大、安装精度要求高、动态变形要求高、阵面设备多、施工条件受限等具体工程特点,综合系统造型、结构刚强度及安全性、阵面精度保证,以及现场施工特性等因素,基于钢结构体系开展阵面结构设计,对大型天线阵面结构研制流程,以及大型钢结构天线骨架主要设计环节的实现方法进行了阐述,在保证刚强度和精度指标的同时,实现简约式造型和全组装架设。

微小通道液冷冷板散热性能分析

微小通道液冷技术作为一种新型高效热控技术,利用流动与传热的微尺度效应,可以极大地提高内部流动的对流换热能力。采用冷板流道内嵌矩形微小型肋片群形成微小通道液冷流道结构,针对不同肋片参数的微小通道液冷冷板散热性能进行分析,并针对流道结构进行优化分析,分析表明,微小通道液冷冷板极限散热能力随着肋片尺寸的下降而提高,典型微小通道冷板散热能力达到常规蛇形通道冷板的4倍以上,并成功应用于某型数字阵列模块冷却,效果良好。

微喷管流的连续介质模型及其适用性

基于无滑移和有滑移的连续介质模型,对微喷管内的超声速冷态气体流场进行了二维和三维数值模拟,利用DSMC方法验证微喷管流中的连续介质模型,并重点分析微喷管流的低雷诺数效应、三维端面效应及其推进性能.研究表明,局部流场的模拟对模型和边界条件的要求要高于推进性能的估算,在努森数小于0.03时,可以使用无滑移的N-S方程预测推进性能;雷诺数是表征低雷诺数效应和推进性能的特征参数,提高工作压力可以改善微喷管的粘性损失和推进性能;在雷诺数大于1000时,若蚀刻深度和喉部宽度的比值超过13,微喷管具备很好的二维特性.

堆积床内甲烷/空气预混燃烧的理论分析

在多孔介质内组织预混燃烧,燃气与多孔介质有强烈的换热作用,燃烧过程伴随着化学反应和热输运的强烈耦合。本文以惰性氧化铝球堆积床内的甲烷/空气预混燃烧为例,提出解析模型,对燃烧过程进行理论分析,给出温度分布的解析解,发现了超绝热火焰温度燃烧现象。

堆积床内过滤燃烧的瞬态研究

基于双温度模型和修正的单温度模型,采用基本解方法,对惰性堆积床内甲烷／空气的低速过滤燃烧进行瞬态研究,给出瞬态温度分布,考察不同模型、不同球颗粒直径对燃烧波形状的影响,并对理论模型进行敏感性分析．计算结果表明,双温度模型高估了火焰温度,单温度模型低估了火焰向下游的热输运,气固相间换热项是燃烧过程的主输运项．分别采用基本解方法和特征值方法,对充分发展后的温度分布进行数值计算,两方法的计算结果吻合较好,都能捕捉到一些特征燃烧现象．

微直通道内气体滑移流动的二维理论和数值研究

以微直通道内气体滑移流动为例,采用扰动分析方法,结合不同阶滑移条件,得出N-S方程的理论解.采用不同滑移模型,对不同进出口压比、长宽比、工质的微通道流进行理论和数值分析,着重研究稀薄效应、热蠕动效应以及不同滑移条件对计算结果的影响.计算表明,努森数是表征稀薄效应的特征参数,而热蠕动效应的强弱依赖于雷诺数.在极大长宽比的低速流工况下,理论和数值结果与实验吻合很好.

非驻定过滤燃烧的均相模拟

基于一维层流反应流模型,构建了新的准稳态均相模型,并对堆积床内充分发展后的低速过滤贫燃过程进行数值模拟.将计算结果与传统双相模型进行比较,分析弥散效应和化学反应机理等对计算结果的影响,并开展输运项分析;将均相模型的数值结果与准稳态和瞬态的理论结果进行比较,验证理论方法.

惰性多孔介质内过滤燃烧特性分析

以惰性堆积床内甲烷／空气低速过滤燃烧为例,因次分析系统特征尺度,基于修正的单温度模型,提出一种封闭的耦合解析方法,对燃烧过程进行理论分析。研究了燃烧波波速、火焰传播速率、最高燃烧温度等燃烧特性参数,将计算结果与实验结果以及前人的理论结果进行对比。

堆积床内过滤燃烧的准稳态模拟

采用传统双相模型,对堆积床内充分发展后低速过滤贫燃过程进行准稳态数值模拟,考察辐射模型、弥散效应、化学反应机理以及变热物性和热输运参数等对计算结果的影响,并开展输运项分析;将计算结果与准稳态特征值方法的理论结果进行比较,验证理论方法.分析表明,弥散效应对计算结果影响较大,但质量弥散在一步总包反应机理中影响很小;双相模型的燃烧波形状与理论方法吻合很好.

多孔介质内层流预混燃烧的数值模拟

燃气与固体构架之间强烈的换热,使多孔介质内的燃烧与自由流中的燃烧有很大不同．模拟了甲烷／空气预混气在多孔介质内的一维层流燃烧过程,详细考察了多孔介质构架中的辐射换热和气固之间对流换热,并使用了详细化学反应机理,其计算结果能够较好地预测多孔介质内的各种燃烧特性．

化学反应机理和弥散效应对多孔介质内燃烧过程的影响

采用一维反应流模型,考虑不同的化学反应机理和弥散效应的影响,数值求解多孔介质内的燃烧过程.通过对火焰结构,火焰传播速度及污染物的计算与分析,得到了不同机理的优缺点及适用范围,分析了弥散效应的影响.结果表明,当量比较小时,化学反应机理和弥散效应的影响不大;当量比较大时,结果差别较大,需要仔细选择化学反应机理和考虑弥散效应.

双层多孔介质燃烧器的数值模拟

考虑多孔固体构架的辐射换热以及气固相间的对流换热,引入弥散效应及相间对流换热系数,使用GRI 3.0机理和双通量辐射模型,数值求解双层多孔介质内燃烧过程.分析了双层多孔介质燃烧器内火焰稳定性和污染物排放,并与单层的进行比较.结果表明,双层多孔介质燃烧器能够在较宽的流量范围内将火焰稳定在它的交界面附近.

滑移边界条件对二维微喷管数值模拟结果的影响

采用N-S方程对微型缩放喷管内的流场进行二维数值模拟.引入滑移边界条件,通过比较有、无滑移边界条件的数值结果,发现微喷管内Kn小于0.0054时,不同壁面边界条件对流场和微喷管性能参数都没有太大影响;当Kn在0.0054～0.025时,滑移边界条件对流场的模拟已经有较大的影响,但是对预测微喷管的性能影响并不大,在3%以内;当Kn在0.025-0.045时,滑移边界条件不仅对流场的影响已经较明显,而且对微喷管性能预测也影响较大.

微小空腔内气体的预混燃烧

采用Longwell良搅拌反应器模型和详细化学反应机理对微尺度空腔内气体预混燃烧过程进行了零维数值模拟,从微腔体内稳定燃烧的临界半径、点火极限以及稳定流率范围着手,分析了不同预混气成分、不同当量比和不同环境对流换热系数等外部条件对微尺度燃烧点火与熄火特性的影响.稳定燃烧时,大腔体可对应较大的上极限流率,低预混气流率可对应较小的下临界半径;腔体越小(或流率越大),系统启动所需的温度和压力越高.

微喷管中亚声速流场的数值模拟

采用NavierStokes方程对微型缩放喷管内的亚声速流动进行二维数值模拟,重点考察滑移边界条件对计算结果的影响.通过比较有与无滑移边界条件的数值结果,发现微喷管内努森数处于0.014～0.023时,滑移边界条件对微喷管推力的影响不大,但对微喷管扩张段的流场则有较大影响.

微通道液冷冷板散热特性研究

本文研究了3种典型构型微通道冷板的散热特性,分别为冷板盖板与翅片焊接、冷板盖板与翅片不焊接以及翅片双面插排形式。对比了3种不同构型冷板的散热能力并对3种构型冷板的流阻特性进行了研究,发现翅片排布越密集流阻越大,越不利于整个液冷系统的流量分配。研究了冷却液流量对功率芯片温度的影响,发现冷却液流量较小时,流量增加可大幅降低芯片温度,当冷却液流量足够大时,冷却液流量对芯片温度影响不大。通过对不同翅片高度和不同单边厚度的冷板进行研究,发现翅片高度6 mm工况下当翅片和盖板间隙0.3 mm时冷板散热能力最强,其余厚度冷板翅片盖板间隙0.2 mm时散热能力最强。冷板单边厚度越小,传热热阻越小,功率器件温度越低。

微小型化学推进器的性能分析

基于详细化学反应机理对微小型化学推进器进行了零维的瞬态数值模拟.推进器的燃烧室采用良搅拌反应器模型,燃烧室后的喷管采用稳态准一维等熵流理论.着重研究了微小型化学推进器的微尺度特性和启动特性,讨论了引入多孔介质后对系统工作性能的影响.微小型化学推进器的最佳燃气流率范围随系统特征尺寸的减小而变窄;稳态推力、启动性能都优于相同条件下的冷态推进器;引入多孔介质可以提高燃烧稳定性,改善脉冲推进的再点火能力,拓宽高比冲设计工况的燃气流率范围.

堆积床内丙烷/空气预混燃烧的实验与数值研究

对惰性堆积床内丙烷/空气预混气体的燃烧过程进行了试验测量和数值研究.通过测量稳态燃烧时燃烧器内温度场,结合一维稳态层流模型的数值模拟,分析了堆积床内不同工作条件对火焰结构,燃烧稳定性和污染物排放的影响.同时对非稳态过程的燃烧波传播进行了简单的观测和分析。