微吹减阻技术影响因素的数值模拟

以NASA格伦中心的PN3和PN23型微孔壁板为原形建立"1排微孔"、"4排微孔"、"8排微孔"和"16排微孔"4种计算模型,针对不同的几何、物理参数进行了微吹技术MBT(Micro-Blowing Technique)降低平板摩擦阻力的数值模拟参数研究.结果显示:微量吹气使主流边界层近壁面流动减速,从而改变了壁面局部摩擦力的分布;不同几何、物理参数对MBT技术减阻能力的影响满足一定的规律.参数研究的结果可为该技术的减阻应用提供一定的指导.

细长旋成体单孔微吹气扰动控制的数值研究

利用三维可压缩Navier-Stokes方程,对亚临界流动范围内不同Re数下,细长旋成体大迎角下单孔位微吹气扰动控制进行了数值计算,通过对不同截面压力分布和侧向力系数的对比,发现单孔微吹气扰动对细长旋成体侧向力有明显的控制能力,并且这个控制能力要受雷诺数的影响。

细长旋成体单孔微吹气扰动控制的数值研究

利用三维可压缩Navier-Stokes方程,对亚临界流动范围内不同Re数下,细长旋成体大迎角下单孔位微吹气扰动控制进行了数值计算.对比了不同截面压力分布和侧向力系数,结果表明单孔微吹气扰动对细长旋成体侧向力有明显的控制能力.分析了单孔微吹气扰动对大迎角非对称流动的控制能力、雷诺数对控制能力的影响规律.

微吹吸减阻的模型化数值模拟研究

微吹技术是一种新型摩擦减阻技术,利用微量气体喷射干扰边界层底部流动,达到减少壁面摩擦阻力效果。微吹减阻已经通过实验证明具有较高可行性,微吹技术能在亚音速和超音速环境中完成超过50%的摩擦减阻任务。基于此,使用模型化方法对三维槽道湍流微吹过程进行直接数值模拟,建立不同吹气构型,分析微吹控制机理。研究结果表明:在吹气控制条件下,通过外界能量对近壁区流动结构的控制能降低摩擦阻力,吹气量越大则控制效果越强,增大吹气量或者孔隙率能增强减阻效果。

用于战斗机大迎角涡流控制的微吹气技术

在F-15E战斗机构型的低速风洞中，对在大迎角时控制前体涡非对称的微吹气技术的效能进行了研究。在以前用一般外形的前机身进行的试验基础上，评估了一种吹气口装置。在很大迎角时（α>50°），微吹气技术在产生偏航力矩和控制偏航力矩量值方面是有效的。与高压喷嘴吹气所验证的效果相当，而前者仅需1/100的质量流量。这就证明，通过控制不稳定点的涡流场可以获得这种杠杆作用。在中等迎角的情况下（α≤35°），采用该微吹气孔布局不能产生有效的偏航力矩。控制口优化有望提高微吹气技术在中等迎角范围内的效率。

用于战斗机大迎角涡流控制的微吹气技术

在F－15E战斗机构型的低速风洞中，对在大迎角时控制前体涡非对称的微吹气技术的效能进行了研究。在以前用一般外形的前机身进行的试验 基础上，评估了一种吹气口装置。在很大迎角时（α＞50°），微吹气技术在产生偏航力矩和控制偏航力矩量值方面是有效的，与高压喷嘴吹气所验证的效果相当，而前者仅需1／100的质量流量。这就证明，通过控制不稳定点的涡流场可以获得这种杠杆作用。在中等迎角的情况下（α≤35°），采用该微吹气孔布局不能产生有效的偏航力矩。控制口优化有望提高微吹气技术在中等迎角范围内的效率。

超声速湍流边界层阵列式微吹气流动控制与减阻特性

采用直接数值模拟(DNS)技术研究了方形微孔阵列微吹气对超声速湍流边界层的流动控制机制与减阻特性。横纵向数量为88×6的0.3 mm×0.3 mm微孔阵列布置在平板完全发展的湍流区域,多孔区域的横纵向中心距均为0.6 mm,孔隙率为25%。微吹气振幅分别为来流速度的0.2%(B1)、0.4%(B2)、0.6%(B3)。计算结果表明,微吹气技术能够降低超声速湍流边界层的表面摩阻,在0.6%的吹气振幅下多孔区域的总阻力减小了23%,且减阻率随微吹气振幅提高近似线性增长。湍动能平衡方程分析结果表明,在施加吹气控制后湍动能平衡方程所有源项均得到了增强。微吹气技术促进了近壁区的能级串联过程,破坏了原有的湍流边界层中速度条带结构和准流向涡间存在的自维持机制。边界层速度脉动的象限分析表明,微吹气技术的减阻效果体现在其对近壁区下扫过程的抑制作用。

湍流边界层微吹气减阻的试验研究

在零压力梯度下利用粒子追踪测速(μ-PTV)技术研究了法向微吹气流动控制方法对湍流边界层摩擦阻力的影响,并结合μ-PTV与粒子图像测速技术(PIV)研究了法向微吹气流动控制方法对湍流结构的影响。研究结果表明,壁面摩擦阻力系数随吹气比的增大而减小;减阻率增长速度随着吹气比的增大而减缓;在Re_(τ)=628、吹气比为2%时,获得最大减阻率为13.61%;与光滑表面相比,湍流边界层的流向和法向速度脉动、上抛和下扫事件强度、雷诺切应力均随着吹气比的增大而增大,增幅随着吹气比的增大而增大;湍流结构与壁面的夹角随吹气比的增大而增大。

微吹气前体非对称涡控制

采用测力、测压以及粒子图像测速(PIV)流场测试试验技术,针对细长弹体大攻角时前体非对称涡控制的问题,应用连续有源微吹气与双出口合成射流微吹气手段,对前体非对称涡控制开展了试验研究。试验结果表明:连续有源微吹气控制时,在不同攻角选择适当的吹气流量可以将侧向力控制为零;双出口合成射流微吹气控制时,改变控制电压可以起到侧向力比例控制的效果。流场测试结果显示,弹体产生侧向力时背风涡为非对称结构,合成射流控制具有一定的控制频选特性。低频控制时,涡左右摆动,时均结果为对称分布;高频控制时,左右涡位置稳定,为对称分布。

一种可用于微吹吸流动控制技术研究的孔隙壁模型

基于微尺度管道流动的渐进解析解,并借助多孔介质渗流理论的Darcy定律,建立了可应用于微吹/吸技术(Micro-Blowing/Suction Technique,MBST)数值模拟研究的微孔壁吹吸流动系统模型(包括微孔壁孔隙流动模型及若干空穴流动模型),并对模型修正系数进行了标定.给出应用微孔壁吹吸流动系统模型进行主动、被动控制的数值模拟耦合迭代方法.作为验证,以NASA格伦中心的微孔蒙皮为对象,应用建立的微孔壁吹吸流动系统模型,开展了主、被动微吹吸阻力控制的数值模拟研究.相对于局部流场详细数值模拟的阻力估算结果,采用微孔壁及空穴流动简化模型的阻力计算结果有明显的改善.研究成果为MBST技术的减阻理论研究提供了有效的手段.

气吹微缆及其施工技术

气吹微缆技术起源于欧洲,该技术可以先将微管吹进已敷设的母管当中,然后再根据客户不同时期的需求,分别将不同类型的微缆吹进这些微管中,实现了“一管多缆”的想法,有效地解决了一次性投资成本高、管道资源短缺等问题。微管微缆技术可广泛应用于骨干网、城域网、接入网中。

微吹气对湍流平板边界层流动特性的影响及其减阻机理

微吹气技术能够改变平板湍流流场结构,减小平板表面的摩擦阻力。采用直接数值模拟方法,计算了来流马赫数0.7条件下,流场流过光滑平板和NASA-PN2多孔平板表面两种情况,通过对比这两个算例的相关流场特征,验证了微吹气控制减阻的有效性,局部最大减阻率达到了45%,并且由于微吹气控制的"记忆"功能,减阻效果在微吹气流域下游仍会持续一段距离,增加了减阻区域的流向面积。壁湍流摩擦减阻的原因在于近壁区域出现了一个低速的"湍流斑",黏性底层厚度增加,速度型曲线被抬升。但与此同时,边界层内湍流速度脉动也得到了增强。进一步对流向脉动涡演化规律分析,发现微吹气对流向脉动涡发挥着多重作用。在增加流向脉动涡强度的同时,还使得流向涡团向远离壁面抬升,这样减小了流向涡与壁面之间直接作用。此外,微吹射流产生的冲击作用会在流向涡表面留下凹痕,使得流向涡分散成相对小的涡团结构。

气流吹扫-微注射器萃取-气相色谱/质谱法同时快速检测香烟中香豆素和黄樟素

建立了气流吹扫-微注射器萃取技术与气相色谱/质谱法(GP-MSE-GC/MS)联用,同时快速检测香烟中香豆素和黄樟素的分析方法。通过萃取条件的优化,加热解析温度和萃取时间分别选定为160℃和4 min。正己烷作为萃取溶剂,显著降低了香烟中尼古丁的基质干扰。香豆素和黄樟素的加标回收率分别为80%～87%和83%～97%,其相对标准偏差(RSDs)均小于10.6%,香豆素的检出限和定量限分别为0.021 mg·g^(-1)、0.07 mg·g^(-1),黄樟素的检出限和定量限分别为0.015 mg·g^(-1)、0.05 mg·g^(-1)。利用本方法检测了香烟中的香豆素和黄樟素,10种香烟中均未检测到黄樟素,而香豆素的检出浓度范围为0～230 ng·g^(-1),检出率为70%。本方法具有快速、简单、绿色等优点,且一步实现了萃取、净化、分离等样品前处理全过程,在香烟生产和质量控制等方面具有良好的应用前景。

气流式吹扫微注射器萃取技术在人参样品中五氯硝基苯及其代谢产物的GC/MS分析中的应用

为了快速而准确检测人参样品中的五氯硝基苯（PCNB）以及代谢产物五氯苯胺（PCA）和甲基五氯苯硫醚（PCTA）,建立了气体吹扫微注射器萃取技术与气相色谱-质谱（GC-MS）联用分析方法,实现了萃取和净化技术的一体化.本方法对PCNB、PCA、PCTA的平均加标回收率为79.6%-114%,相对标准偏差为4.6%-8.4%.与传统的索氏提取-浓硫酸净化方法比较,本方法具有快速、简便、重现性好等优点,可大大减少有机溶剂量和样品量,在中草药以及农作物的农残检测中具有良好的应用前景.

利用气流吹扫微注射器萃取技术分析植物释放挥发性物质的昼夜节律

利用气流吹扫微注射器萃取技术和气相色谱-质谱对植物（碰碰香）释放的挥发性物质进行实时监测,分析其昼夜节律变化.实验定性了22种挥发性物质,其中单萜类化合物种类最多（9种）;大多数挥发性物质在07：00-17：00之间达到释放高峰,少数物质在21：00至次日05：00达到释放高峰;不同类挥发性物质释放量的变化情况存在差异性.实验表明：气流吹扫微注射器萃取技术实现了自然状态下对植物释放的挥发性物质的监测,是一种新型的、非破坏性的实时监测植物释放挥发性物质的技术.

气流吹扫微注射器萃取-气相-质谱法联用分析北细辛不同部位的挥发性成分

[目的]分析北细辛叶、叶柄和根茎中的挥发性成分.[方法]采用气流吹扫微注射器萃取技术(GP-MSE)萃取北细辛叶、叶柄和根茎中的挥发性成分,利用气相-质谱法(GC-MS)进行成分分析.[结果]从北细辛叶、叶柄和根茎中分别检出69,79和84个峰,鉴定出33,34和39种成分.有21种共有成分,主要成分为甲基丁香酚、十六烷酸及十五烷等.[结论]北细辛不同部位的挥发性成分差异较大.

气流吹扫微注射器萃取技术与GC-MS法联用分析关苍术根茎和块根中的挥发性成分

[目的]分析关苍术根茎和块根中的挥发性成分.[方法]采用气流吹扫微注射器萃取技术提取关苍术根茎和块根中的挥发性成分,并用GC-MS法分析其化学成分.[结果]从关苍术根茎中鉴定出42种成分,关苍术块根中鉴定出46种成分.关苍术根茎和块根中鉴定出41种相同的成分,关苍术根茎中有1种特有成分,块根中有5种特有成分.[结论]关苍术根茎和块根中鉴定出的主要挥发性成分基本相同.

仪—长输油管道通信光缆微缆气吹技术与质量控制

仪—长输油管道工程中采用了通信光缆微缆气吹技术,有效解决了以往长距离大口径输油输气管道同沟直埋敷设通信光缆易出现的问题。文章对光缆同沟直埋敷设和微缆气吹敷设两种方法进行了技术经济对比,并结合仪—长输油管道的通信光缆项目,具体介绍了微缆气吹技术应用中的质量控制措施。

高密度小外径气吹微型光缆及管道容量分析

传统的光缆结构、制造工艺及施工方式已不能完全满足日趋饱和及紧张的管路资源,创新的气吹微型光缆的敷设方式在欧洲、北美等电信运营商使用十分普遍,并且要求微型光缆具有大芯数、小外径、施工方便的特点。本文主要介绍了目前欧美市场大芯数、小截面需求下的新型气吹微型光缆结构类型,并从结构特点、性能特性、制造工艺及应用前景等方面进行了管道容量分析。

微热助吹扫捕集-超高压液相色谱-串联质谱法快速测定蔬菜中12种半挥发性农药残留

将微热助吹扫捕集技术与超高压液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)结合,建立了蔬菜中12种半挥发性农药残留的快速分析方法。系统优化了前处理条件,在10 min内即可完成样品前处理过程。12种半挥发性农药残留在各自范围内线性关系良好,相关系数(R^2)为0.991 8~0.999 7;检出限为0.3~1.3μg/kg,定量限为1.0~4.3μg/kg。实际样品的加标回收率为80.0%~120.0%,日内和日间精密度均小于10%。该方法具有基质净化效果好、前处理过程简单和分析速度快等优点,可用于蔬菜中多种半挥发农药残留的同时快速分析。