微型涡流发生器与微射流涡流发生器组合流动控制研究

为延迟边界层分离以改善超声速进气道/隔离段性能,运用数值模拟方法研究来流马赫数2.0条件下微型涡流发生器与微射流涡流发生器组合的流动控制特性,着重比较了射流位置对流场的影响,分析了流场改善的原因。研究结果表明:较无射流控制,微型涡流发生器与射流组合能够极大提高隔离段的抗反压能力,射流后置的流动控制性能更佳;设置射流与微型涡流发生器的距离在一定区间内可以大幅度延迟角区低速回流区的形成,边界层抗分离性增强,流场畸变指数明显减小。

输气管线用射流涡流工具的设计及分析

针对目前天然气在运输过程中出现输气管线积液的情况,结合射流泵与涡流工具的结构及工作特性,设计射流涡流工具。为进一步了解射流涡流工具工作时流体流动状态、压力分布、携液效率以及有效作用长度,基于计算流体动力学方法,对流体在射流涡流工具中的流动进行仿真模拟计算,结果证明:通过射流涡流工具后气体携液量增加50%;气体出口轴向速度与入口速度相比增加1倍;在经过射流涡流工具后产生的旋流有效长度达100 m以上。

微型射流涡流器对湍流边界层控制的数值研究

运用数值方法,模拟出展向分布的同向倾斜微型射流列与平板湍流边界层相互作用形成流向涡列的流场结构,验证了利用其来对湍流边界层进行控制的可能性。随射流间距减小,流向涡列控制作用流向渗透能力增强,但作用区域减小;随射流速度提高,流向涡列控制作用增强,但过大的射流速度反而会导致流向涡列在局部区域内控制作用的下降;随射流俯仰角减小、倾斜角增大,流向涡列初始控制作用增强,但过小的俯仰角、过大的倾斜角会导致流向涡列流向控制区域明显缩小。要保证流向涡列具有较强的湍流边界层控制作用,必须通过合理配置射流列各主要参数,在保证各流向涡具有一定强度的同时,还要确保各流向涡在形成时部分嵌入边界层内部。

工况变化对涡轮燃烧射流涡流技术方案的影响

选取二次射流流量变化和环境压力变化的工况条件,对涡轮燃烧射流涡流方案的影响进行研究。其中,二次射流流量变化时,环境压力保持101 325 Pa不变;环境压力变化时,二次射流流量保持0.014 kg/s不变。采用基于压力的隐式稳态求解器模拟涡轮内增燃燃烧室的流动与燃烧过程,并在模拟过程中应用尺度适应模拟湍流模型(SAS)。研究表明:随着二次射流流量的增加,射流涡流燃烧室内温度分布均匀化、总压损失增加、燃烧效率提高、污染物降低;随着环境压力的增大,射流涡流燃烧室内温度分布不受影响,但总压损失降低、燃烧效率提高、污染物降低。

应用射流涡流燃烧结构方案的高压涡轮导向器性能分析与研究

采用两大类模型,对应用射流涡流燃烧结构方案的高压涡轮导向器性能进行数值模拟研究。利用基于压力的隐式稳态求解器以及尺度适应模拟湍流模型(SAS),完成了涡轮内增燃燃烧室内的流动与燃烧过程的数值模拟。研究结果表明:无论是在高压涡轮导向器顶部还是在底部耦合驻涡凹腔,对导向器叶间流场形态、流体流动转折角、导向器叶间静压力场的形态以及分布、总压损失均无明显影响,维持了原有导向器的基本性能;高压涡轮导向器耦合射流涡流燃烧结构,增加了涡轮叶片叶间的平均温度以及涡轮导向器出口的平均温度。

运用空气射流涡流降低柴油机的排气污染

以前的研究结果表明,在单缸柴油机上利用空气射流涡流的方法可以减少燃烧过程后期的烟尘浓度。本文论述的重点是在直列6缸直喷式柴油机上配置一个空气射流涡流发生器。各种试验证明:空气射流涡流的方向、时间等参数对降低烟尘和微粒都有一定的影响。在日本产D-13型柴油机上利用空气射流涡流发生器可减少微粒排放总量的37％,NOx含量不变,而烟尘和颗粒明显降低。

微型射流涡流发生器对边界层控制的数值研究

运用数值方法,研究了展向分布的倾斜微型射流列对平板湍流边界层的作用,验证了利用微型射流列产生流向涡列来进行边界层控制的可行性,并分析了射流列各主要参数对控制作用的影响。当各射流同向倾斜时,顺射流倾斜方向流向涡控制作用逐个减弱;当相邻射流反向倾斜时,流向涡列在较大流向区域内对边界层形成较均匀的控制。随射流间距减小,流向涡列初始控制作用增强,但流向控制区域减小。在射流速度较小情况下,随射流速度提高,流向涡列控制作用增强;但过高的射流速度会导致流向涡列穿透边界层,反而导致控制作用下降。采用俯仰角较小(一般小于30°)、倾斜角较大(一般大于60°)的微型射流列对流向涡列控制作用有利。

超声速来流下混合流动控制射流角度影响数值研究

为探索混合流动控制器对隔离段气动性能影响,对来流马赫数2.0条件下混合流动控制器的控制特性开展了数值模拟研究,着重比较了射流俯仰角和偏航角对流动控制的影响,结果表明:给定射流位置时,俯仰角的变化仅小幅度改变角区低速回流区的轴向位置,但对回流区范围以及角涡强度有较大影响,其中俯仰角取45°和60°时,回流区范围最小;由于微型涡流发生器上方高速流场的冲击,射流俯仰角越大,混合流动控制器形成的流向涡高度反而越低;偏航角取30°时,随着偏航角的增加,隔离段抗反压能力、流场质量先提升后降低,偏航角过大会导致流场的明显不对称,偏航角取45°时的综合性能最优异;采用较小的俯仰角和偏航角可有效降低总压损失。

涡轮转子内动态燃烧模型机理探讨

为探寻高压涡轮转子内应用射流涡流方案对原涡轮转子性能的影响,采用原高压涡轮转子模型(model-B1)和应用射流涡流方案的高压涡轮转子模型(model-B2和model-B3)两个大类进行研究,其中model-B2和model-B3用于对比分析涡轮转子叶片上有无径向凹腔对原涡轮转子性能的影响。数值模拟过程中,应用了基于压力的隐式稳态求解器,以及尺度适应模拟湍流模型(SAS)。结果表明:在涡轮转子内应用射流涡流方案,主流通道内的温度分布十分均匀,涡轮转子叶片进出口截面处的平均温度基本相等;涡轮转子叶片带径向凹腔时,应用射流涡流方案可实现涡轮内的等温燃烧过程;高压涡轮转子叶片的落压比与原涡轮转子叶片的落压比基本相等,射流涡流方案的应用不会对原有涡轮转子叶片的做功能力和做功效果造成影响。

带翼排桩式防波堤水动力特性研究

带翼排桩式防波堤能够有效沟通港池内外水体、维护水域环境,是一种环境友好型防波堤结构,在海岸工程领域有广阔的应用前景。采用模型试验与数值模拟方法,开展带翼排桩式防波堤的水动力特性研究。通过实验室水槽模型试验,分析翼板宽度Bw与翼板入水深度Hw对防波堤透反射系数及耗散系数的影响,同时基于大涡模拟(LES)建立数值波浪水槽,讨论规则波与防波堤相互作用过程中的桩周涡流、射流场演化过程。结果表明,不同的翼板宽度、入水深度设置会对防波堤透反射系数产生影响,且不同波长的规则波受翼板影响会呈现出不同的耗散结果;带翼排桩能够有效扰乱规则波的流场,形成不同形态的涡流,耗散波浪能量;当翼板入水深度较大时,翼下射流沿桩底水平发展,且强度大、控制距离远,该射流或成为桩底附近泥沙运动的重要动力。

基于涡轮导向器增燃技术的总体性能与燃烧组织

为了使航空发动机达到高推质比、低燃油消耗率、低污染以及拓宽稳定工作范围的目标,应使用涡轮导向器增燃技术在涡轮导向器叶片间喷油点火再次燃烧,提高涡轮内燃气温度,从而提高发动机的总体性能.阐述了涡轮导向器增燃技术具有提高航空发动机总体性能的潜在优势,分析研究了该技术中组织燃烧的关键技术、参数和机理问题,得出如下结论:①对于射流旋流方案,径向凹槽对燃烧室出口温度分布起决定性作用;降低燃烧凹环内当量比,可提高燃烧效率,从而降低CO,UHC(未燃碳氢化合物),NOx等污染物排放量.②当二次气流角为60°时,射流涡流方案各项燃烧性能较好.