基于DoE实验设计的硝酸铈溶液雾化特性研究

为满足喷雾热分解法制备氧化铈颗粒需求,使用两相流空气辅助雾化喷嘴,对不同浓度的硝酸铈溶液雾化特性进行了实验研究,并使用响应曲面法对硝酸铈溶液喷雾的雾化颗粒度SMD实验数据进行了定量分析,得到了雾化颗粒度SMD与溶液物理性质及雾化环境参数之间的定量关系。本实验中溶液质量浓度为0.334~0.462、溶液体积流量为0.05 m^(3)/h和0.12 m^(3)/h、雾化空气压力为0.2~0.5 MPa。根据对获得的定量关系式分析可知,对硝酸铈溶液雾化颗粒度SMD影响最显著的因素是溶液浓度,其次是雾化空气压力,溶液体积流量对雾化颗粒度SMD的影响较小;雾化颗粒度均随雾化空气压力的升高而减小,雾化空气压力对粘性较小溶液的影响更加显著。

基于BIM技术的建筑工程施工组织管理课程教学改革研究

为研究BIM技术在建筑工程施工组织管理课程教学改革中的应用,文章首先对BIM技术进行了概述,分析了其概念、特点以及应用情况,接着对建筑工程施工组织管理课程教学现状与相关改革措施展开研究,发现课程在提升学生专业水平、实践能力两方面发挥的作用愈加突出。通过加强学生对工程建设程序的针对性培养,有助于促使学生绘制横道图、网络图的能力不断上升。

基于UHPC改良的导流槽结构层内部传热机理及寿命预测数值分析

导流槽是发射塔架的重要组成部分,其强度及抗烧蚀性对航天发射具有重要影响。而超高性能混凝土作为一种新的建筑材料,具有更好的抗压、抗拉、抗折、抗冲击和抗爆性能,可应用于导流槽结构层,以加强导流槽强度。本文建立双面导流槽模型进行模拟计算分析,以此来探究使用超高性能混凝土建立的导流槽内部传热机理,并验证使用基于超高性能混凝土改良的导流槽结构层的可行性与耐久性。根据建立的寿命模型分析,我们可以发现随着时间的推移,传热逐渐从衬层传导到结构层,导流槽衬层及结构层的温度不断升高,且靠近气流位置的温度较高,并沿着纵向或者横向温度逐渐降低,随着温升由导流槽表面向内部结构发展,传热主要由对流传热向热传导转换。模型运行180分钟时,此时导流槽结构层温度未超过673.15K,由此说明采用UHPC的结构层未受升温的影响产生热损伤,不影响结构层的强度,因此使用基于UHPC改良的导流槽结构层具有可行性与耐久性。

双级旋流杯结构变化对点火特性的影响研究

为了研究旋流杯文氏管和套筒结构的变化对燃烧室点火特性的影响,对两种结构不同的方案(方案A和B)进行了燃烧室点火性能试验,并对这两种方案燃烧室头部进行了气流速度场的粒子图像测速仪(PIV)测量及喷雾分布和粒径的测量。试验结果表明:旋流杯文氏管和套筒结构的变化对燃烧室的头部流场、喷雾分布和粒径有很大影响,导致了两种方案燃烧室点火性能差异很大,方案A的燃烧室头部中心回流区、旋转射流扩张角和旋流杯出口喷雾锥角比方案B小,而喷雾粒径大于方案B,方案B的点火性能比方案A有明显改善。

计算流体力学在海上浮式风力发电机中的应用综述

随着全球经济跨越式发展,能源问题也被各国更加重视,风能作为可持续开发的清洁能源已成为目前的重点发展方向。我国海洋丰蕴的风能资源可开发前景广阔,海上浮式风力发电机是目前最适合的深海发电平台,本文从海上浮式发电机的动力响应、系泊优化等热点研究方向入手,综述了计算流体力学(CFD)在海上浮式发电机中的研究应用,归纳了现有研究的方法及价值,并介绍未来应用研究方向。

边界条件对双级旋流器下游涡量的影响

使用PIV实验和CFD数值模拟的方法研究多个双级旋流器和单个双级旋流器下游的冷态流场,对比分析两种情况下,速度场分布、漩涡结构和涡量的变化规律,获得边界条件对双级旋流器下游漩涡结构的影响规律。PIV实验与CFD数值模拟结果在中心漩涡结构和涡量的变化规律上吻合得较好;单个旋流器情况下,由于旋流器和壁面之间的相互作用形成了两对角涡,多个旋流器情况下,由于旋流器旋流之间的相互作用而形成了一个旋流器边界区域漩涡(边界涡);单个旋流器情况下的中心漩涡涡强在主燃孔射流之前始终低于多个旋流器情况,其中,距离旋流器出口10mm处,数值模拟结果显示单个旋流器中心漩涡涡量是多个旋流器的92.4%,而PIV实验结果显示该值为90.0%;单个旋流器情况下主燃孔射流对中心漩涡的加强作用较多个旋流器更加显著。正是由于不同边界条件下,外围流体处的漩涡结构不同导致了中心漩涡涡量变化规律不同。

寒冷地区地埋管周围土壤冻结传热特性试验研究

寒冷地区土壤初始温度较低,且冬季热负荷大,因此地埋管入口流体温度较低,当温度低于0℃时周围土壤会出现冻结现象并影响传热。本文通过搭建沙箱试验平台模拟地埋管低温取热过程,采用控制变量法研究入口流体温度对地埋管周围土壤冻结传热的影响。试验结果表明:随着入口流体温度的降低,土壤温度降低,冻结层厚度增大,土壤发生冻结的时间减小,但随着流体温度的降低,冻结层厚度的增加量和土壤温度的降低量逐渐减小。此外不同入口流体温度下的冻结层厚度在埋深方向均随深度增加而逐渐减弱。随着入口流体温度的降低,冻结层厚度从入口至出口处的变化逐渐变缓,说明入口流体温度越低,埋管周围土壤冻结在埋深方向的影响越大。相关结论可为寒冷地区地埋管的设计提供理论支持。

正丁醇/煤油混合物非预混燃烧压力振荡特性

为探索生物混合燃料在燃气轮机燃烧室内的应用,将丁醇掺混入航空煤油中,根据燃烧室的实验结果构建熵波对流模型,定量分析其不同体积分数对燃烧室内压力振荡频率的影响。实验结果表明:在燃烧室进口压力1.98 MPa、温度600 K和油气比0.03下,随着丁醇所占体积分数增大,燃烧室内压力振荡频率逐渐下降,而幅值变化无明显规律。熵波对流模型结果与实验吻合较好,通过分析表明,不同燃料组分热值变化引起的对流时间改变,是燃烧室压力振荡频率变化的主要原因,为控制燃烧室内压力振荡提供了参考。

煤基费托燃料雾化和点火实验研究

为了评价煤基费托合成航空替代燃料的雾化和点火性能,利用单头部矩形燃烧室对国产煤基费托燃料、传统航空煤油RP-3以及二者50:50混合燃料的雾化索太尔平均直径SMD和贫油点火边界进行了实验研究。实验结果显示,常温条件下,三种燃料的雾化SMD和贫油点火边界都有相同的变化趋势,SMD的减小趋势在供油压力达到0.5MPa后变缓,贫油点火边界的扩展趋势在燃烧室压降达到2.0%后变缓;相比航空煤油RP-3,煤基费托燃料的雾化性能和点火性能稍差,通过相互掺混可以得到改善。使用响应面模型(RSM)研究总结了雾化SMD的经验关系式,分析了燃料雾化和蒸发过程对其点火性能的影响。

被动式低能耗建筑外保温系统冬季内部冷凝问题研究

以单层岩棉条结构和岩棉条-石墨聚苯板双层结构作为被动式低能耗建筑外墙保温层,构建外墙保温围护结构,研究其在成都、北京、哈尔滨三种典型冬冷气候条件下的冬季内部冷凝情况,围护结构各层厚度依据《被动式超低能耗绿色建筑技术导则(试行)(居住建筑)》中对外墙传热系数的要求确定。研究结果表明,围护结构材料的排序对冷凝有明显影响,应在结构允许的情况下,将蒸汽渗透系数低的材料布置于高温侧;单层岩棉条结构和岩棉条-石墨聚苯板双层结构在三种典型气候区冬季均未出现冷凝现象,故均可作为被动式低能耗建筑的外墙保温结构。

地埋管周围土壤冻结传热特性的实验研究

本文通过搭建沙箱实验平台模拟地埋管低温取热过程,采用控制变量法研究含水率和管内流体温度对地埋管周围土壤冻结传热的影响,并对实验结果进行分析和数值拟合。实验结果表明:随着含水率的增加或管内流体温度降低,土壤冻结区厚度增加,冻结区土壤温度降低,传热速率加快,而且管内流体温度降低对土壤冻结的影响更大,管内流体温度对冻结边界层和土壤温度的影响比含水率分别大32.57%和11.62%。

导流槽表面耐火混凝土发展综述及展望

导流槽是航天发射场的重要设施,导流槽是发射塔架的重要组成部分,主要用于运载火箭发动机点火时,排导燃气射流,保证火箭起飞安全。其主体结构层为钢筋混凝土,表面浇注耐火混凝土或耐火砂浆。本文综述了自我国航天发射场建设以来的发展历程,总结了燃气射流对导流槽表面耐火混凝土的技术要求、发展现状、施工要点,并对发展前景进行了展望。

正癸烷作为航空煤油雾化过程代理燃料的研究

对航空煤油和单组份碳氢燃料正癸烷的雾化性能进行实验测试,研究在部件燃烧特性验证阶段,正癸烷作为航空煤油雾化过程代理燃料的可行性.结果表明：在室温条件下,经过旋流器的气流压力降分别为0,500,2 000Pa,供油压力从0.1~1.0MPa间隔0.1MPa均匀变化,使用马尔文激光粒度仪测量旋流器下游点火器位置处两种燃料的雾化索太尔平均直径.对于两种燃料,供油压力大于0.5MPa后,SMD变化缓慢,此时两种燃料的雾化过程基本完成,雾化索太尔平均直径均介于30~45μm之间.相同气流压力降下,正癸烷的雾化SMD比航空煤油稍大,这与其更高的黏度和表面张力有关;供油压力大于0.5MPa后,两种燃料的雾化SMD非常接近.在对实验数据进行拟合分析的基础上,获得了航空煤油和正癸烷在旋流中的雾化SMD经验关系式,发现拟合系数的相对差异约为7%,可将正癸烷经过适当的修正之后做为航空煤油雾化的代理燃料.

煤基喷气燃料代用组分神经网络混合构建方法

为了建立航空燃料的喷雾模型,用于高保真液雾燃烧数值模拟,提出了基于人工神经网络混合模型的煤基喷气燃料代用组分构建方法.基于这一构建方法,重点针对煤基喷气燃料的雾化特性,利用多组分混合燃料的理化性质数据库对神经网络进行训练,获得了混合燃料理化性质隐式预测模型,结合随机投点优化方法,构建出能够很好地模拟煤基喷气燃料目标理化性质的代用组分.结果表明:该代用组分包含了5种碳氢化合物成分,摩尔分数为11.46%正癸烷、23.29%正十二烷、49.87%正十四烷、6.66%异辛烷和8.72%甲基环己烷.通过雾化特性实验,验证了代用组分对真实燃料雾化性能的模拟效果.该代用组分构建方法可以较好地解决混合燃料模拟过程中的非线性问题,通过改变目标理化性质可构建出相应代用组分.

套管式地埋管换热器热短路特性实验研究

本文通过搭建套管实验平台,来研究运行参数(流速、进口温度和流动方式)对套管式地埋管换热器热短路特性的影响。实验结果表明:外进内出的流动方式下热短路造成的能量损失大于内进外出的流动方式,导致外进内出的流动方式下的进出口温差要略小于内进外出的流动方式;流速和进口温度对两种流动方式(外进内出和内进外出)下的进出口温差和热短路造成的能量损失的影响规律基本一致,随着流速的增大,套管式地埋管换热器进出口温差减小,热短路造成的能量损失的比例也随之减小;随着进口温度的升高,套管式地埋管换热器的进出口温差增大,热短路造成的能量损失的比例基本保持不变。

基于流体仿真技术的被动式低能耗建筑外保温系统板缝热损失分析

本文使用计算流体力学的方法,对建筑外墙外保温板拼接时形成的水平缝隙和竖直缝隙的热损失进行数值仿真研究。针对3种传热方式设计了4种组合形式,获得了温差20 K、保温层厚度300 mm时,不同传热组合下缝隙内空气层的温度、速度分布规律和热损失数据。计算结果表明:在上述条件下,缝隙厚度小于2 mm时,热传导占据主导地位;水平缝隙厚度大于6 mm或者竖直缝隙厚度大于4 mm以后,辐射换热损失超过热传导的热损失;竖直缝隙厚度超过10 mm后,热对流造成的热损失占据主导地位。另外,从围护结构热工性能角度分析,对于岩棉条保温系统,水平缝隙临界厚度约4 mm,竖直缝隙临界厚度约2 mm。