压力振荡管内波系运动行为的可视化实验研究

气波制冷机具有制冷效率高、可带液工作等优点。为深入研究气波制冷机核心部件压力振荡管内部波系运动,设计了一套双开口压力振荡管可视化流场测量平台,利用视场拼接和纹影技术获得压力振荡管内密度梯度场的定量表达,并将实验结果与二维欧拉方程理论计算结果进行了交叉对比验证,误差为3.2%,证明基于纹影技术追踪管内复杂波系运动的方法不仅直观可视且准确可靠。基于上述方法,对不同压比和转速下的压力振荡管内波系开展了实验研究。实验结果表明,增大压比或转速均会提升激波马赫数。压比由1.5增大至3.0时,激波强度和膨胀波强度均显著增大,强化了对近管口区间气体的膨胀作用。转速由800 r/min提高至2400 r/min时,膨胀波波系运动路径逐渐向管口方向弯曲,降低了膨胀波在管口运动的速度,增加了膨胀波对近管口区间气体的作用时间。

双开口压力振荡管制冷性能实验研究

为了系统研究新型双开口压力振荡管制冷性能,搭建了双开口压力振荡管制冷实验平台,对转速、膨胀比和高温出口压力等参数影响振荡管等熵制冷效率的规律进行了测试,结果表明:随着转速增大,双开口压力振荡管等熵制冷效率呈现先增大、后减小的趋势,存在最佳转速;当膨胀比为3时,最佳转速约为2 600r/min。随着膨胀比的增大,双开口压力振荡管等熵制冷效率亦呈现先增大、后减小的趋势,存在最佳膨胀比;当转速为2 825r/min时,最佳膨胀比约为3.0。随着高温出口压力的增加,振荡管等熵制冷效率呈现先增大、后急剧减小的趋势,存在最佳高温出口压力;当转速为2 927r/min时,最佳高温出口压力约为0.22 MPa。研究结果可用于指导制冷机的设计和操作,利于推进双开口压力振荡管制冷技术的实用化。

微细通道内蒸汽直接接触间歇凝结压力振荡特性

为探究微尺度条件下蒸汽直接接触间歇凝结瞬时压力振荡特性,开展了T型微细通道内间歇凝结压力测量实验及频谱分析等。研究发现,在蒸汽温度100℃、蒸汽质量流量0.45g/min、过冷水温度40℃以及过冷水质量流量12.65g/min工况下,间歇凝结压力时域信号在−29.5~8.8kPa之间波动,压力值在2.5kPa附近的概率密度最大。此外,通过频谱分析发现压力频域信号的第一主频为10Hz,与1s内间歇凝结经历的周期数量相近。

喷油特性对F-T煤制油压力振荡影响规律研究

为了减小燃烧噪声,确定影响柴油机高频压力振荡的关键因素,在某型电控高压共轨柴油发动机上燃用的清洁代用燃料Fischer-Tropsch(F-T)煤制油,选取柴油机典型运行工况,研究不同喷油特性条件下柴油机燃烧压力振荡的时域和频域特性。结果表明:推后主喷提前角和提前预喷提前角会使放热率降低,压力振荡幅值减小,气缸压力级也有明显减小的趋势;减小预喷油量会使压力升高率和放热率降低,气缸声压级减小,压力振荡现象减缓,使燃烧更加柔和;提高喷射压力,会使喷油速率增大,燃油雾化效果增强,混合气放热率提升,放热率曲线也随之上升,气缸声压级增大,发动机缸内燃烧压力振荡幅值增大。喷射压力是影响压力振荡的最显著的参数,喷射压力从85MPa上升至115MPa时,压力振荡幅值增加一倍以上;预喷油量对F-T煤制油发动机的燃烧压力振荡影响不显著;同时压力振荡的产生与放热率的变化呈现出较强的相关性。

基于压力振荡法的致密储层损害评价方法及应用研究

页岩气、煤层气、致密气等致密储层具有孔渗极低、渗流过程不完全遵循达西定律的特点,传统的储层损害评价方法在时效性、准确性等方面存在诸多局限性。为研究适合致密储层的损害评价方法,从测试原理上对比了稳态法、压力脉冲法、压力振荡法等评价方法,优选压力振荡法。以压力振荡法为基础,试制了一套集合工作液污染、渗透率测试、敏感性分析等功能的致密储层损害模拟评价设备,并针对煤层气、致密气的储层进行储层敏感性评价、工作液对致密储层的损害程度评价。室内实验表明:该方法在实验准确性和时效性上具有一定优势。现场应用结果表明:优选的工作液体系在现场应用良好。

负载敏感液压系统压力振荡问题的解决办法

本文主要根据负载敏感液压系统的基本原理,结合实际应用过程中遇到的故障及解决经验,介绍负载敏感液压系统压力振荡问题的一种简单有效的解决办法,供相关液压设计人员及用户参考,希望液压设计人员在设计负载敏感液压系统时能够充分考虑各种复杂工况,设计更加合理,在实际应用中能够不断发展和完善。

低转速工况下喷油量对柴油机缸内压力振荡和排放特性的影响

缸内压力高频振荡现象对发动机低速、低负荷起动过程的燃烧稳定性、运行可靠性和排放物水平有着重要影响。为探明在柴油机低转速工况下喷油量对缸内压力振荡和排放特性的影响规律,基于单缸柴油机试验平台获取了低转速工况(800 r/min)下,喷油压力为40 MPa,喷油脉宽为3500~6000μs时的缸内燃烧压力、放热率、平均指示压力以及NO_(x)和Soot排放量。试验结果表明:在低转速工况下,随着喷油量的增大,缸内压力峰值逐渐增大;压力高频振荡的幅值呈现先增大后减小的非单调变化规律,当喷油脉宽为5000μs时,缸内压力高频振荡幅值达到最大值0.84 MPa。缸内燃烧放热各指标如压力升高率、放热率、滞燃期和平均指示压力与缸压振荡的变化规律呈现高度一致性,缸内压力振荡最大值大致对应上述指标的最佳值。适当强度的缸压振荡有利于缸内燃烧效率的提高。此外,随着喷油量的增大,Soot的排放量呈现两阶段非线性增加的变化规律,NO_(x)的排放量呈现先增大后减小的非单调变化规律,增加喷油量与缸内压力振荡导致的缸内当量比浓度转变造成了上述变化。

基于定容燃烧弹的正丁醚压力振荡特性试验研究

基于定容燃烧弹实验平台,在环境压力为0.05~0.20 MPa、温度为423~453 K、当量比为0.7~1.6条件下开展正丁醚的压力振荡特性试验研究,获得正丁醚燃烧过程中的燃烧压力、火焰形态、燃烧弹振动、声压实验数据并对其进行分析。研究结果表明:正丁醚在较低温度、较高压力下,当量比为1.5左右时产生的压力振荡强度最大,燃烧过程中的压力、振动、声压、亮度等信号具有相同的变化规律,均呈现出随温度增加缓慢降低、随压力增加显著增强、随当量比增加先增后减的趋势。随着压力振荡强度增大,振荡的主频向高频方向移动。正丁醚的火焰不稳定性与压力振荡的产生存在一定关系。

振荡压力烧结制备陶瓷材料的研究进展

振荡压力烧结是一种新兴烧结技术,烧结时通过频率化振荡压力,增强晶间物质扩散速率,提高致密化速率及晶粒不同方向上的生长驱动力,加大陶瓷致密性,提升陶瓷材料性能。本文综述了采用振荡压力烧结方式制备多种氧化物陶瓷及非氧化物陶瓷,并与传统致密化烧结方式进行性能对比,分析振荡烧结方式制备陶瓷的优势,以期为制备高致密度陶瓷提供参考。

结构边界受扰动下翼柱与环槽型固体火箭发动机燃烧室压力振荡特性研究

为研究固体火箭发动机结构振动和燃烧室压力振荡耦合作用下的不稳定燃烧现象,通过考虑结构振动对推进剂燃速的影响,将结构振动和压力振荡进行耦合。使用数值方法研究了两种典型装药(翼柱和环槽型装药)的固体火箭发动机在结构边界受扰动作用下的燃烧室内的压力振荡特性。计算结果表明,在结构脉冲加速度载荷的激励下,燃烧室中产生的压强振荡以一阶声频为主,发动机结构振动也表现出相似的特性。发动机结构的呼吸模态频率同燃烧室声模态频率的相接近会导致自激振荡现象的发生,从而大幅增强压力和结构振动的幅度。因而避免燃烧室声频同结构呼吸模态频率相接近,可以抑制不稳定燃烧现象的发生。此外,燃烧室的特殊几何结构可以对压力振荡起到明显的阻尼作用。使用环向开槽结构替代翼柱结构可以明显提高燃烧室的稳定性。

高压气体双孔浸没射流振荡频率特性研究

在沸水堆或小型堆中一般将抑压水池作为气体排放的热阱以实现安全壳压力的有效控制。基于这一背景,本文在不同过冷度下对高压气体双孔浸没射流振荡主频特性进行了一系列实验研究,其中不凝性气体份额为0.0~0.4,孔间距范围为1.5 d~3 d。实验结果表明,无论是纯蒸汽还是混合气,在双孔射流时两股气羽均表现出向中间汇聚的形态,甚至汇聚到一起形成联合射流,相较单孔射流而言双孔射流气羽尺度增大冷凝时间延长,所以其振荡主频更低。分析射流参数影响发现,纯蒸汽射流振荡主频随过冷度和孔间距的增加而增加。同时本文总结振荡主频影响规律提出了纯蒸汽射流主频的预测关系式,预测精度在-15%~20%之间。混合气体射流时(纯蒸汽+不凝性气体)振荡主频随过冷度和孔间距的增加而增加,与纯蒸汽射流主频变化规律一致。值得注意的是,混合气射流相较纯蒸汽而言振荡主频更低,并且主频随不凝气份额增加而降低。

压力振荡管引射性能实验研究

气波引射技术利用激波和膨胀波在压力振荡管内的运动来实现压力能传递,从而实现低压气体增压的目的。本文首先介绍了该技术工作原理和装置结构,然后建立了气波引射技术实验平台,测试了几个关键结构参数对其引射性能的影响。实验结果表明:随着高压喷嘴宽度,偏转距离和固壁长度的增加,设备的效率和抽射率均呈先上升后下降的趋势;实验结果验证了理想波图的正确性,其可用于指导设备设计。

含相变压力振荡改进算法及其验证

压力振荡制冷技术广泛应用在天然气等含湿气体冷凝分离系统中.当含湿气体含有水蒸气等极性物质时,热力学计算需要考虑介质真实气体效应.利用CPA气体状态方程对湿空气凝结蒸发模型进行改进,并搭建了实验平台进行验证.结果表明:经CPA气体状态方程改进后的数值模型相较于理想气体模型可以更为准确地描述水蒸气的凝结和蒸发行为,为含湿天然气制冷提供了理论基础.随着高压入口饱和湿空气压力从0.2 MPa升至0.4 MPa,两种模型计算得到的制冷效率差距逐渐增大;与实验数据相比,改进后的数值模型的计算结果相较于理想气体模型更为准确,变化趋势也更为符合.在此基础上,利用改进后的数值模型对水蒸气在压力振荡制冷过程中的液化率进行计算,为含湿天然气制冷后的气液分离过程提供了设计依据.

潜入式喷管对燃烧室中压力振荡的影响

燃烧室中压力振荡可能会造成发动机及飞行器的不稳定工作。喷管作为发动机主要部件之一,对压力振荡存在着重要影响。文中主要研究了潜入式喷管所引入的空腔体积及其入口形状对燃烧室中压力振荡的影响,发现空腔对压力振荡的振幅和频率均具有调节作用,也验证了潜入式喷管的空腔体积与压力振荡幅值之间的近似线性关系。与潜入式喷管空腔的入口形状相比,空腔体积对压力振幅的影响较大。结论可为大型固体火箭发动机潜入式喷管的设计提供参考。

单喷嘴蒸汽射流凝结引起的压力振荡研究

为了得到蒸汽在过冷水中浸没射流凝结引起的压力振荡规律,针对不同的过冷水温度和轴向距离对压力振荡特性进行实验研究。实验系统主要包括蒸汽发生器、稳压罐、喷嘴、水箱、仪表、可视化系统和数据采集系统。测量得到了不同轴向位置的压力振荡峰值,通过快速傅里叶变换得到了压力振荡的主频,并分析了过冷水温度和轴向距离对压力振荡特性的影响规律。结果表明:压力振荡峰值总体上随温度升高而增大,但在水温较高时出现下降趋势;主频随着水温的降低而增大,但不随轴向距离的增大而变化。同时,利用前人提出的公式对本实验条件下的主频进行了计算,计算值与实验值具有相同的变化趋势,且吻合得较好。

用双毛细管流变仪对HDPE与LLDPE挤出压力振荡的研究

用RH2000恒速型双毛细管流变仪研究了3种HDPE和3种LLDPE的挤出压力振荡现象.通过压力振荡图、流动曲线和挤出物表观3方面,对两种类型聚乙烯压力振荡的差异进行了分析.发现HDPE的压力振荡很明显,振幅在2～3MPa,而LLDPE的振幅很小,甚至在压力-时间图上看不出来.6种聚合物的流动曲线都发生了断裂.在柱塞下降速度恒定下发生压力振荡时,流速并不恒定,粘界面条件下流速较小,滑界面条件下流速较大,并通过计算获得了3种HDPE发生压力振荡时对应于粘界面与滑界面的流速.HDPE和LLDPE在粘界面条件下挤出物都是鲨鱼皮,而滑界面条件下HDPE的挤出物类似于无规破裂,LLDPE挤出物表观较光滑,且没有鲨鱼皮.

再生式液体炮压力振荡研究

压力振荡抑制技术是再生式液体发射药火炮 (RLPG )的关键技术之一 .在2 3mmRLPG试验装置上 ,研究了点火、喷雾质量对RLPG压力振荡强弱的影响 .观测到RLPG压力振荡的主要激励机制 ,是再生喷射系统的机械振动与燃烧不稳定性引起的压力波动及声腔振荡的耦合效应 .提出采用弹性减振、吸振以及改变燃烧室形状的方法来抑制压力振荡的幅值 .实验结果表明 。

直喷式柴油机燃烧压力高频振荡与燃烧噪声的关系

应用声响应法和Sysnoise声学软件进行模态实验和模态分析,研究燃烧噪声高频激励机理．通过有限元方法计算燃烧室空腔在点声源激励下的声压响应,确定了燃烧室空腔在激励力作用下产生较强烈的压力振荡的频率．通过测量发动机缸内压力和噪声,研究燃烧压力高频振荡频率和幅值与时间窗获取的燃烧噪声的关系．燃烧压力高频振荡频率与燃烧噪声高频成分具有很好的对应关系,较高的振荡幅值对应的燃烧噪声值较高．研究结果表明,燃烧压力振荡频率和幅值是影响燃烧噪声高频成分的主要因素．

考虑管路的飞机液压刹车系统压力振荡分析

飞机液压刹车系统通常采用压力伺服阀控制刹车压力,由于布局限制,压力伺服阀和刹车作动器之间往往存在较长的液压管路.管路会给系统引入欠阻尼的频率特性,而且该特性会与压力伺服阀固有的局部压力闭环结构相耦合,使得压力伺服阀的输出压力容易出现振荡、失稳现象.因此通过在飞机液压刹车系统建模中考虑管路模型,在频域上分析了压力伺服阀与管路、容腔耦合的现象和原因,具体给出了管路参数和油液参数变化对压力闭环的影响,并通过时域仿真进一步验证了频域分析的结论.同时分析了匹配设计管路、增加系统阻尼和降低系统增益3种避免压力闭环控制振荡失稳的方法.为飞机液压刹车系统的设计与优化提供了理论参考依据.

涡脱位置及温度对涡声效应压力振荡影响

为探索涡-声效应对固体火箭发动机中压力振荡特性的影响,基于VKI(Von KarmanInstitute for Fluid Dynamics)发动机,通过改变挡板位置与燃气温度,对旋涡脱落引起的压力振荡进行了大涡模拟数值研究。耦合分析表明:挡板位于速度波腹附近,压力振荡最为严重;旋涡能量在输运过程中易于被湍流耗散,靠近喷管的二阶速度波腹处旋涡脱落压力振幅明显高于其它位置。解耦分析表明:温度对旋涡脱落频率影响不大,当旋涡脱落频率与声振频率分离后,压力振幅显著下降。