多孔介质两相流动分形质-热弥散系数模型

利用分形理论描述了多孔介质微观孔喉结构,研究了两相流体在孔道空间内的占比情况,考虑了流体经过孔喉结构处流动状态发生改变产生二次流引起的局部水头损失,结合两相流体的沿途储热能力的差异,推导出孔道中同时存在两种相态流体的速度弥散效应和热弥散系数表达式.研究结果表明:饱和度小于0.1或大于0.9时,非湿润相流体速度弥散和热弥散系数变化受饱和度的影响较小,只与微观孔喉结构有关.当孔喉比为1时,局部水头损失为0,不存在速度弥散效应和热弥散效应;孔喉比大小在1~200时,速度弥散效应和热弥散效应随饱和度、孔喉比和流体物性参数的改变而改变;孔喉比大于200时,速度弥散效应变化不明显,对热弥散系数的影响不再显著,与饱和多孔介质孔喉比为150时速度弥散效应不再显著的结论不一致.壁面温度一定,当孔喉比大于2时,孔喉间隙近壁处的二次流停滞导致加热时间增加,孔喉结构间隙之间的流体温度与孔道壁面的温度近似相等,速度弥散和热弥散效应不受温度影响.

热敏灸联合康复训练对中风后吞咽障碍患者康复的影响

目的 探讨热敏灸疗法联合康复训练对中风后吞咽障碍患者康复的影响。方法 选取2019年6月—2021年6月阳江市中医医院收治的中风后吞咽障碍患者88例,按随机数字表法分为2组,各44例。对照组采取常规康复训练,观察组在此基础上采取热敏灸干预,持续干预4周。比较2组吞咽功能、生活质量和患者满意度。结果 观察组干预后吞咽功能优于对照组,健康调查简表(SF-36)评分高于对照组,患者满意度中操作技术、服务态度、操作安全、干预效果评分均高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论 热敏灸疗法联合康复训练能够改善中风后吞咽障碍患者吞咽障碍及生活质量,从而提升患者满意度。

绝热层长度对喉栓发动机径向传热影响研究

针对非同轴喉栓发动机喷管绝热层长度增加后,喉栓内部温度不降反升的现象,建立不同绝热层长度的系列三维喷管模型进行数值仿真计算,得到喉栓的温度分布和周围燃气的压强、速度、温度分布。通过对绝热层与喉栓之间狭缝内的流场进行分析,发现狭缝中存在燃气环绕喉栓流动的现象,这种环绕流动受狭缝上下方入口的压强差影响,又分为单侧绕流和双侧绕流两种。过长的绝热层会使狭缝上下方入口压差上升,燃气绕流形式由双侧绕流变为单侧绕流,流动传热效果增强,喉栓结构温度升高。通过比较两种燃气绕流形式下的喉栓温度,得到了喉栓绝热层长度与结构温度分布的响应关系,提高了对喉栓结构温度分布的预测精度。

用小支板及凹腔组合提高火箭冲压组合发动机的燃烧性能

为了研究RBCC亚燃模态的高效稳定燃烧,对小支板及凹腔结合的火焰稳定及燃烧组织方式进行多次试验研究,结果表明,凹腔与支板的火焰稳定及燃烧组织方式能有效地改善燃料的燃烧性能,提升燃烧室压强,凹腔与支板相对位置对燃烧的放热位置及燃烧性能也有影响。为了进一步研究燃烧流场内部参数变化,选取其中一种试验工况进行数值模拟,结果表明,在RBCC混合燃烧模式中,采用支板与凹腔组合的火焰组织及稳定方式,能够在较短距离实现煤油的高效燃烧,获得较好的燃烧性能,并且可以从中发现热力喉道的形成与凹腔的后斜壁收缩有关联,在实现稳定高效燃烧的条件下,获得直扩的双模态燃烧室内较为稳定的热力喉道。

基于直扩流道构型的RBCC发动机亚燃模态高效燃烧组织研究

针对支板喷注煤油和一次火箭引导燃烧的RBCC发动机,在亚燃模态下的高效燃烧组织和性能开展了实验研究和数值分析。实验验证了在亚燃模态低来流总温条件下,使用小流量富燃一次火箭产生的高温射流作为引导火焰,可以实现支板喷注二次燃料的可靠点火和高效稳定燃烧。通过数值模拟获得了燃烧室的详细流场特征和燃烧组织细节,分析表明支板后方集中的燃料热释放可形成扩张燃烧室流道中的"热力壅塞";通过热力喉道的控制,实现了在直扩流道内的高效燃烧。研究表明:发动机在亚燃模态下燃烧组织应尽可能地使热力喉道处于燃烧室较后位置,使燃料在燃烧室高压区内充分燃烧释热,从而提高其燃烧效率。论文还研究了燃料支板喷注位置的影响,进一步开展RBCC发动机亚燃模态性能的优化。

基于放热分布的RBCC热力喉道研究

为了更清楚地认识RBCC亚燃模态热力喉道生成机理与规律,通过三维数值模拟,研究了不同燃料喷注位置、凹腔位置、当量比以及火箭流量等影响RBCC燃烧室流道内放热分布的因素,分析了不同放热分布对于热力喉道生成的影响。研究结果表明在放热量足够形成热力喉道的前提下,放热分布相比放热量对热力喉道生成位置的影响更大,并且热力喉道不会形成于主放热区内,提高掺混、增加燃料当量比等使放热量增大的方法会伴随30%~50%的主放热区间长度的增加,对于热力喉道生成位置的影响能力有限。对于RBCC燃烧室,调节火箭流量是一种更有效也更容易实现热力喉道位置宽范围调节的方法,调节范围可以达到燃烧室长度的24%。

固体火箭发动机喉衬材料

介绍和综述了固体火箭发动机喉衬用主要材料，包括难熔金属、石墨、碳／碳复合材料、陶瓷材料等，并比较了其优缺点及运用范围，给出了这些材料的热震与烧蚀性能的一些研究进展．

RBCC亚燃模态热力喉道机理的数值模拟

针对RBCC同一扩张流道多模态匹配工作的特点,通过三维数值模拟,研究了亚燃模态热力喉道形成机理及规律,结果表明通过合理控制流道中的加热量和流道面积变化可以有效地控制热力喉道形成位置,其中位于第二级燃烧室中的凹腔组对形成稳定的热力喉道有比较关键的作用,其剪切层形成的燃烧区域成为一个稳定的放热源,给流道中的气流提供了使马赫数出现转折的能量,凹腔后壁斜面的几何收缩也为壅塞面的形成提供助力,凹腔后流道的气流逐步稳定成为超声速流,热力喉道基本形成于第二级凹腔组后。

RBCC亚燃模态热力调节方式研究

为了进一步提升RBCC亚燃模态性能,利用一维分析模型,并基于燃烧室隔离段匹配工作,开展了热力调节方式研究。结果表明,影响RBCC扩张流道内热力喉道生成位置的主要因素为燃烧室扩张比、放热量、放热速率及放热位置,扩张比越大、放热量越少、放热越快和放热越靠前,热力喉道越早生成,通过一定范围参数的改变,热力喉道生成位置变化了9%~22%,当燃烧室扩张比和燃料总放热量相同时,热力喉道的生成位置越靠后燃烧室压力积分推力越大。相比扩张比和放热速率,改变燃料喷注位置是一种有效且易实现的热力调节方法。对于较为靠后的燃烧组织,应匹配较大扩张角的流道,能有效提高热力调节的可调范围,拓展发动机工作裕度。开展了亚燃模态来流Ma=3~5性能优化研究,相比固定喷注位置,采用改变燃料喷注位置的热力调节方式,发动机推力性能能够获得16.5%~24.1%的提升。

热力喉道调节工作原理分析

为了探索多模态组合循环发动机热力喉道调节方法的可行性及其对发动机性能产生的影响,文中对发动机进行了受力分析、流动计算以及热力循环分析。结果表明热力喉道调节方法是可以用于多模态组合循环发动机流道调节的,要想在一定构型的流道中实现热力喉道调节,放热率必须大于流道面积变化率,采用热力喉道调节之后发动机推力增加而比冲下降。

喉衬热环境与碳/碳复合材料的烧蚀

在分析固体火箭发动机喷管喉衬热环境与碳/碳复合材料烧蚀行为的基础上,从材料的角度讨 论了影响碳/碳复合材料烧蚀性能的因素。结果表明:碳/碳复合材料的烧蚀是受喉衬复杂燃气环境众多因 素共同作用的结果,主要的烧蚀效应有碳的升华、表面异相化学反应以及机械侵蚀;影响碳/碳复合材料烧蚀 性能的材料本体特性有纤维特性、预制件结构、材料密度、孔隙、基体碳的种类、石墨化度、杂质,其中部分因 素存在交互影响的作用。

300MW汽轮机凝汽器喉部出口流场的三维数值模拟

为了减少占地面积,国产优化引进型300MW汽轮机将压力最低的2个低压加热器放置于凝汽器喉部,从而导致汽轮机喉部流场出现不均匀,最终导致凝汽器热负荷的不均匀。文中采用κ-ε模型并结合壁面函数法,利用SIMPLEC 算法编程,对300 MW汽轮机喉部流场进行了三维数值模拟,分析了凝汽器喉部出口流场的不均匀性和造成流场不均匀的原因。结果表明,由于内置式低压加热器的影响和凝汽器喉部棱台扩散的作用,使凝汽器喉部出口流场的速度分布产生很大的不均匀性。汽流在低压加热器两侧形成局部的高速区,并延续到喉部出口截面。同时,在低压加热器的正下方形成低速涡流区,在喉部斜壁下方也产生一定的回流,并且在靠近凝汽器入口截面的4个角处形成低速区。对该凝汽器喉部流场的三维数值模拟结果,有助于了解具有内置式低压加热器凝汽器喉部汽流的流动机理,为凝汽器喉部的设计和改造以及汽轮机的经济运行奠定一定的基础。

固体火箭发动机喉衬流场及热结构耦合分析

为了准确预示固体火箭发动机喉衬在燃气环境中的烧蚀传热及热结构行为,建立了基于FLUENT流体计算软件和ANSYS结构分析软件的流场及热结构耦合分析模型。由FLUENT采用整场离散、整场求解的方法进行流固耦合烧蚀传热模拟,得到的压强及温度分布导入ANSYS进行结构分析,实现了流场与烧蚀传热的双向耦合以及流场、热到结构的单向耦合。算例结果表明,在发动机工作过程中,喉衬内壁对流换热系数因壁温升高而逐渐降低;内壁温度及烧蚀率遵循内壁热流密度的分布规律,在喉部上游达到峰值;喉部区域对流换热严重,固相材料温度梯度高,是应力集中区。

固体火箭发动机喉衬热结构影响因素分析

针对实验发动机喉衬的热结构问题,从材料模型、边界条件和仿真方法三个方面阐述了喉衬热结构计算的新进展,获得了主要参数对喉衬热结构的影响。利用ABAQUS软件的子程序接口,编写了用于烧蚀、对流换热系数和压强载荷的计算程序,在计算中加入Jones-Nelson本构关系,提高了计算速度和精度。结果表明烧蚀、界面接触热阻、背壁热解对喉衬的温度场影响明显,是热结构分析中必须考虑的因素。

接触热阻对喉衬温度场的影响(英文)

通过计算和实验测试研究了接触热阻对喉衬温度场的影响。测试了轴编C/C复合材料和5-Ⅱ材料粘接状态下的接触热阻,并建立了考虑接触热阻的计算模型。结果表明,接触压力对接触热阻影响显著,而接触温度影响较弱;接触热阻对喉衬组件温度场具有明显影响,既使喉衬温度升高,又使得背壁的温度降低。

某发动机石墨喉衬的裂纹成因分析

确保石墨喉衬在工作期间的结构完整性是某级间分离固体发动机设计的重要任务,初步设计方案经试车考核后,部分石墨喉衬出现了裂纹。针对该发动机喷管进行了喉衬热结构仿真分析,获得了不同危险点的应力大小和状态,并探讨了该喉衬裂纹的成因。结果表明,喷管仿真分析结果与实际试车结果吻合较好,点火初期石墨喉衬在大梯度的温度和压力冲击下,内部易产生较大的热应力,若石墨材料轴向拉伸强度不足,将可能导致裂纹出现。

C/C喉衬热反应边界层内组分分布数值分析

为研究C/C喉衬热反应边界层内的组分浓度梯度变化规律,基于C/C喉衬的热化学烧蚀理论,建立了组分输运方程。采用有限速率化学反应模型,对C/C喉衬热反应边界层内的组分分布进行了数值研究。计算结果表明,喷管喉部的热化学烧蚀反应最为剧烈,边界层内的热化学烧蚀反应由化学动力学与组分扩散共同控制。推进剂中含铝与否对组分分布影响较大,燃烧室压强及喷管尺寸影响较小。

石墨/AlSi耗散防热材料喉衬烧蚀试验研究

为提高石墨的耐烧蚀性能,利用压力浸渗方法将AlSi合金渗入石墨孔隙中获得石墨/AlSi耗散防热复合材料。利用小型烧蚀实验发动机开展了不同推进剂和压强工况下石墨/AlSi耗散防热复合材料喉衬和C/C喉衬的对比烧蚀试验研究,总结了推进剂铝含量、燃烧室压强对相对烧蚀性能影响,并分析石墨/AlSi耗散防热复合材料的抗烧蚀机理。结果表明,石墨/AlSi耗散防热复合材料喉衬线烧蚀率低于相同状态下C/C材料喉衬的线烧蚀率,其中在铝质量含量5%、压强12.5 MPa工况中石墨/AlSi喉衬线烧蚀率降低92%。分析认为石墨/AlSi耗散防热复合材料的抗烧蚀机理主要为:石墨孔隙内的AlSi合金通过熔化和气化相变吸收热量,降低了石墨基体的热负载;AlSi合金的熔化后在表面形成的液态膜阻碍了燃气中氧化性成分向石墨基体中的扩散;合金气化产生的Al、Si蒸气在引射作用下注入边界层,与边界层中氧化组分发生反应,降低其中的氧化组分浓度;AlSi合金氧化后形成的Al2O3 SiO2玻璃态熔融层减弱燃气对喉衬机械剥蚀作用。最终石墨/AlSi耗散防热复合材料喉衬表现出优异的抗烧蚀性能。

5-Ⅱ材料的热物理性能及热解数值模拟

测试了5-Ⅱ材料的热物理性能,获得了温度相关的比热容和热导率参数;研究了该材料的分解数学模型,通过热失重实验,获得了热解反应温度和热解动力学参数;通过对ABAQUS软件二次开发进行了某长时间工作喉衬背壁的热解数值模拟。结果表明,5-Ⅱ材料热解过程主要发生在280~925℃之间,尤其在510~650℃范围内热解速度最快,其活化能约为99.9 k J/mol,指前因子为122.7×106/s;常温至1 000℃,5-Ⅱ材料的热导率和比热随温度呈＂W＂型变化;背壁热解数值模拟结果和试验结果较吻合。

钨渗铜喉衬复合结构喷管热-结构耦合分析

为研究某复合结构喷管的传热特性,并计算喷管工作过程中喉衬受到的热应力,针对某型发动机钨渗铜喉衬复合结构喷管,建立了喷管内流场与结构耦合的三维计算模型,采用计算流体动力学软件Fluent对复合结构喷管的稳态流场和传热过程行了数值仿真,得到了喷管的流动参数和固体域温度场计算结果。采用单向流固耦合计算方法,分析了钨渗铜喉衬在不同时刻下的热应力。分析结果表明,喷管固体域温度随时间推进逐渐升高,隔热层最高温度出现在入口等直段,达到约2800 K,喉衬最高温度出现在喉部,达到约2100 K,温度变化率在固体域材料交界面处出现明显间断;喉衬的热应力随温度升高而增大,背壁出现两个明显的压力峰值,大小约为135 MPa和90 MPa;最大应力出现在喷管内壁面喉部附近,大小约为155 MPa。