流动结构对化学反应速率的影响

介绍了具有新型流场结构的"空化撞击流"的概念及其提出的背景;阐述了"空化撞击流"的三大特性;分析了空化撞击流技术对反应动力学的促进作用;用实验的方法研究了空化撞击流流场结构对化学反应动力学的影响规律。通过实验验证了关于空化撞击流流场对化学反应速率影响的推断。实验依次在普通喷嘴撞击流反应装置、空化自激脉冲喷嘴空化撞击流反应装置、低速搅拌反应装置和高速搅拌反应装置中进行。由实验结果可见,使用空化撞击流反应器时,反应速率常数分别比使用撞击流反应器、高速搅拌反应器和低速搅拌反应器高出13.42%、27.46%和33.82%,而且空化撞击流反应器的能耗更低。因此,利用空化撞击流技术确实可以有效提高化学反应速率。

热侵袭下易燃液化气体储存安全的关键问题

从液化气体储罐受热侵袭后固体材料与罐内介质的热流固耦合响应角度,对液化气体储存安全涉及到的分层翻滚演化机制、储存容器的热固耦合响应行为和液化气体的过热爆沸喷射机制3个关键问题展开讨论。结合可视化实验和热流固耦合响应数值模拟,分析了罐内介质翻滚过程中的分层失稳循环模式、罐体的局部高温区分布特征和开裂行为以及非均匀过热爆沸的两相流膨胀喷射和罐顶动压响应规律。研究发现:分层失稳机制与初始浮力比密切相关;罐顶高温区温度分布影响储罐的开裂形式;储罐开裂后的爆沸过程呈现两相流间歇膨胀特征。

旋流作用下突扩燃烧室内冷态流场的PIV分析

旋流作用下突扩燃烧室内流场特性的研究对保证燃烧室的正常工作具有重要的意义。利用PIV技术对燃烧室内冷态流场的结构进行了实验诊断与分析,获得了不同实验条件下燃烧室内的速度场、回流区分布和流场内涡的变化规律。研究表明,当入口空气压力变化时,燃烧室内冷态流场可以保持稳定结构,均包含角回流区、中心回流区及剪切层结构。沿燃烧室轴向方向,中心回流区的宽度先增大再减小。随着入口压力的提高,燃烧室内冷态流场的回流区宽度及回流区长度缩短,最大回流速度增大,回流区中心位置向入口移动。同时,在燃烧室冷态流场中会出现由旋流作用引发的涡旋进动现象。

初始浮力比对多组分液体分层失稳的影响

采用实验研究手段,在可视化矩形容器内构造多组分液体分层系统,通过分析不同质量分数差和侧壁漏热下容器内流体的分层演化规律和温度响应情况,揭示初始浮力比(Rρ)对系统失稳形态、分界面移动速度、失稳积聚能量和分层系统稳定性的影响。结果表明随着初始浮力比的增大,分层结构失稳形态和分界面移动速度呈现不同规律,且存在临界初始浮力比(Rρc)使分层系统保持稳定。当初始浮力比较低时(Rρ≤0.35),边界浮升流穿透分界面后可到达液体表面,掺混区域位于上层液体上部,分界面下移速度整体较快,后期逐渐减慢;当初始浮力比较高时(0.47≤Rρ≤Rρc),边界浮升流不能到达液体表面,掺混区域主要位于上层液体侧部,分界面下移速度整体较慢,后期逐渐加快。同时发现,随着初始浮力比的增加,分界面穿透时间延后,分层失稳时积累能量越多,这导致漏热率相同时,初始质量分数差较大的情况更加危险;而质量分数差相同时,可能存在漏热率低而更危险的情况。