用振荡流体力学方法确定非均匀来流对动叶的气动激振力

提出了用振荡流体力学方法确定由于不均匀来流（如静叶出口尾迹等）引起的在汽轮机转子叶片上的三元非定常气动力。将任意非定常来流，通过傅里叶变换转化成若干个简谐振荡来流的迭加，用振荡流体力学的方法进行振荡流场计算，从而得到作用在动叶上的气动激振力，与试验结果对照证实了该方法的可行性，并应用该方法计算了某汽轮机末级动叶上的激振力。

用振荡流体力学方法确定汽轮机叶片的气动激振力

】提出了利用振荡流体力学方法确定由于不均匀来流（如静叶出口尾迹等）引起的在汽轮机转子叶片上的三元非定常气动力。将任意非定常来流通过付里叶变换转化成若干个简谐振荡来流的迭加，用振荡流体力学的方法进行振荡流场计算，从而得到作用在叶片上的气动激振力，与试验结果对照证实了该方法的可行性。

管内振荡流体换热研究

本文简要总结了管内振荡流体强化换热的重要成果。对分析解,数值结果和量纲分析进行了归纳并与实验数据进行了比较。同时,讨论了强化换热的机理,认为有效导热面积和温度梯度的增加是强化换热的主要原因。

脉冲型流体振荡器射流对叶栅角区分离的控制研究

通过流体振荡器特有结构产生双孔振荡射流,采用非定常数值模拟方法研究其抑制压气机叶栅大攻角下角区分离的控制机理。重点分析了射流位置、射流角度、射流流量和单个/阵列型射流对控制效果的影响。结果表明:在近端壁单个射流器方案下,最佳射流位置位于角区分离未充分发展处(54%叶片轴向弦长),最佳射流角度和射流流量比分别为10°和0.09%,并使总压损失系数降低6.48%,静压升系数增加2.39%。振荡射流通过向附面层内低能流体注入高流向动量,抑制了附面层的发展;其非定常激励将吸力面大尺度分离涡离散破碎成一系列小尺度涡,并且其锁频效应减小尾缘压力脉动幅值,最终减小损失。相比单个射流器方案,阵列型射流方案在全叶高范围内进行振荡射流,通过5倍流量的输入,使气动性能增益增加了约1倍。

基于流体振荡器阵列的S型流道主动控制实验研究

本文针对一个典型的大折转角、大尺度S弯流道,设计并制造了一个由16个流体振荡器组成的大型阵列,并对S弯内部流动进行了主动控制实验研究。首先采用高频响热线风速仪、高精度质量流量计等手段测量了流体振荡器的频率、速度、流量等随进口压力的响应变化规律及其在大型阵列中的工作特性一致性。其次采用壁面压力采集、五孔探针等手段测量了不同激励条件下,S弯流道的壁面压力分布以及出口截面的总压分布情况。结果表明,所设计的脉冲型流体振荡器能够产生1 kHz以上,峰值速度高于300 m/s的高频高速振荡射流,且阵列中多个振荡器的流量、频率、振荡速度范围等工作特性保持了较好的一致性。流体振荡器阵列在S弯流道上壁面一弯前缘形成了一排开孔率仅为10%的脉冲射流孔,在与主流成45°射流角度、进口马赫数Ma=0.15,激励速度比uR=4.31条件下,仅使用激励质量流量比Cm=0.39%的激励质量流量,就使S弯流道的出口平均总压损失改善了10.6%。本研究验证了流体振荡器阵列控制大尺寸分离流动的高效能力。

流体振荡器气泡碎化特性数值模拟

为了探究流体振荡器中气泡碎化特性,采用重整化群(RNG) k-ε湍流模型和流体体积函数(VOF)多相流模型研究流体振荡器中的气液两相流。通过数值模拟分析了气泡在流场中的变形和破碎行为,考察不同流动参数对气泡破碎的影响。同时进行可视化实验,用实验结果验证了模拟的准确性。结果表明,流体振荡器可作为一种新型气泡发生装置。振荡频率越高,流体振荡器中的气泡碎化效果越好;随着液速增大,气泡变形程度加剧,破碎概率增加,生成子气泡也越多;剪切应力和涡流碰撞是导致气泡破碎的主要机制;射流振荡促使气泡向振荡腔壁面偏移,气泡初始直径越大,水平偏移量越大,越容易发生破碎。

空气流体振荡提升曝气溶氧效率的效果及机制

开发了新型空气流体振荡器用于曝气系统,将进入曝气器的稳定流变为振荡流,以标准氧总传质系数为指标,考察了曝气盘类型、振荡器反馈通道长度、空气流量等因素对曝气溶氧效率的影响,并通过Fluent软件模拟振荡器内部流场,分析振荡原理。结果表明,流体在振荡器内产生稳定附壁现象,控制端对流体的压力作用使其流向产生周期性切换,从而产生流体振荡效果。在振荡器反馈通道长度10.5 cm、空气流量10.0 L/min的条件下,相对于稳定流,三元乙丙橡胶(EPDM)微孔曝气盘振荡流可使标准氧总传质系数提升114.6%。振荡流通过增大气泡密度和减少气泡兼并行为来减小气泡尺寸,振荡流的气泡平均尺寸相较于稳定流降低了42.6%。

正反馈式流体振荡器内部流动特性的数值模拟

为探索正反馈式流体振荡器内部流动特性,建立了正反馈式流体振荡器的三维数值模型。采用数值模拟的方法对流体振荡器的内部流动特性进行了研究,通过监测特征点的压力变化和特征面的质量流率变化,对振荡器的内部流动过程进行量化并分析其内部的流动过程和原理。结果表明,在柯恩达效应和涡流的共同作用下,该正反馈式流体振荡器内部流场呈周期性振荡,振荡腔和反馈通道中的流体流动过程具有良好的周期性和稳定性,且频率与振荡器振荡频率一致。

插装式溢流阀流体自激振荡仿真研究

插装式溢流阀被广泛的应用在挖掘机等工程机械中,经常需要面对高压大流速的工况,再加上其通常被安装在具有凹腔的流道结构中,很容易产生流体自激振荡现象,针对这种现象进行了仿真研究。首先对插装阀阀口凹腔建立简化的几何结构,划分局部加密的网格,然后使用RNG模式的k-e模型和Cupled算法对插装阀阀口流动进行可压缩的、流动-压力耦合的仿真,对插装阀阀口流动特性进行研究。对仿真结果进行后处理,发现在125 m/s的流速环境中,有漩涡从凹腔前壁周期性地脱落,通过漩涡脱落频率估算自激振荡主频,与Rossiter半经验频率公式预测值进行对比,仿真结果与预测值基本一致。同时通过在凹腔底部设置监测器监测压力信号,发现腔底存在伴随涡流发生的压力脉动现象,腔底压力波动频率与估算的自激振荡主频非常接近,在一定程度上说明流体自激振荡导致的凹腔内质量传递,同时也能诱发凹腔的压力脉动。

一种新型的电池供电的数字流体振荡式流量计

研制了基于MSP430F5418的低功耗数字流体振荡式流量计，适配于涡街流量计和旋进旋涡流量计的一次仪表。采用数字频谱分析和带通滤波器相结合的方式，关键算法采用汇编语言和定点运算实现，保证了在低功耗情况下，最大限度地滤除流量信号中混杂的噪声信号，拓展了下限流量。根据降压型DC／DC和低压差线性稳压器的工作原理，设计了通道切换电路，实现了在不同工况下高效率的电源电压转换。依据测量需要和精度要求，温度和压力补偿模块采用间歇工作模式，进一步降低了系统的功耗。

制冷压缩机阀片的流体振荡可靠性分析

为了预测受流体冲击的制冷压缩机阀片可靠性 ,通过引入非线性流体振荡条件 ,建立流体结构耦合分析的边界积分方程及求解格式 ,采用等效均值和离差的线性化处理进行可靠度指标计算 ,提出了流体振荡可靠性分析边界元数值方法。针对B6 7- 30G半封闭制冷压缩机进、排气阀片结构动力可靠性分析显示 ,该方法能快速、有效地预测阀片结构在流体振荡下的总体性能 。

双筒黏度计中牛顿流体振荡的近似解析解

双筒黏度计中牛顿流体的流动问题，已经得到了数值解￣［１］．本文利用变量变换及加权残值法，得到了该问题的近似解析解。算例表明，当隙宽很小时，近似解与已有准确解（数值数）十分符合。

一种单出口流体振荡器件特性实验研究

为了控制机翼上的流动分离、翼尖涡以及抑制腔体共振,本文设计了一种单出口流体振荡器件。借助流动显示、声级计、热线风速仪及PIV等技术手段,对器件的频率-流量特性及出口流场特性进行了实验研究。结果表明:振荡器出口的空气射流能扫荡成扇形,扫荡角接近90°,射流振荡频率达103 Hz量级,振荡器能够将射流束较均匀地分散到整个出口区域,并且在较小的流量下平均流速可达约几米每秒至十米每秒,脉动速度与平均速度同量级,出口气流有较大的动能,能够控制较大的流场区域。

流体振荡器在进气道流动控制中的应用研究

采用数值方法,对流体振荡器在S形进气道流动分离中的控制效果进行了仿真研究。应用CFD软件模拟计算了流体振荡器对进气道分离控制的作用,详细讨论了不同射流频率和射流角度对控制效果的影响。通过对流场的分析得出:射流频率和射流角度对控制效果有显著影响。射流频率为554 Hz,射流角度为45°时,控制效果最佳,总压恢复系数增加了0.403%,总压畸变指数减少了6.96%,分离区长度减少了8.07%。

超声速流体振荡器流动特性数值研究

通过改变流体振荡器喷嘴宽度、喉道宽度,对某种结构的超声速流体振荡器进行二维非稳态数值模拟。计算结果表明:当喷嘴宽度远小于混合腔入口宽度时,振荡器的延迟时间t0随着喉道宽度的增加而减小;当喷嘴宽度接近混合腔入口宽度时,延迟时间t0随喉道宽度改变的变化不明显;当保持喷嘴宽度不变时,振荡周期随着喉道宽度的增大而逐渐减小,但减小幅度越来越小;存在一个临界喉道宽度值,一旦超过这个临界值,超声速流体振荡器不能起振。

流体振荡对纯液体气液相平衡压力的影响

通过恒温水浴振荡器使液体(乙醇、异丙醇和水)产生振荡,以此研究在振荡条件下气液相平衡压力与饱和蒸汽压的偏离程度。结果表明:流体的振荡使气液相平衡压力与其饱和蒸汽压发生了明显的偏移,且偏移程度随振荡时间的增加而增大,3 min左右趋于稳定;振荡频率越大、温度越高偏移程度越大,在温度35℃和振荡频率210 min-1的条件下,乙醇最大偏移程度为14.5%。

亚声速外流与流体振荡器射流流场干扰研究

为了探究不同外流马赫数条件下,流体振荡器出口振荡射流与外流耦合的流动特性,通过非定常仿真方法研究了流体振荡器入口条件为落压比(Nozzle pressure ratio,NPR)为1.5、3,外流马赫数分别为0、0.2、0.4、0.6、0.8时的三维瞬态流场,分析了外流对流体振荡器内部振荡特性的影响,以及流体振荡器出口振荡射流与外流相互作用时的下游空间流场特性。研究结果表明:NPR=1.5时,流体振荡器出口二喉道处均为亚声速,外流扰动会改变流体振荡器的内部振荡频率;NPR=3时,流体振荡器出口二喉道处存在声速截面,从而可有效隔离外流扰动。对于NPR=3,当外流Ma=0.2时,下游流场存在两对上下旋向相反的旋涡,上方为振荡射流所诱导的流向涡对,下方为马蹄涡对;当外流赫数大于0.4时,下游空间流场只存在一对流向旋涡,且旋涡可以有效排移截面中心处的低能流,使边界层的速度剖面更加饱满,形状因子变小;随着外流马赫数的增加,射流与外流的动量比减小,射流穿透深度减小,射流的展向影响范围也随之减小。

流体振荡器的数值研究

流体振荡器是一种能在入口提供定常流动,出口产生非定常流动的流体器件。本文以数值模拟为主要手段,研究一种流体振荡器内部流场特性,并研究其附壁和切换机理,提出流体振荡器切换的快慢与其控制端的激励有关。随着激励压力的增加,射流切换越快;激励周期越小,出口射流切换频率越大。对流体振荡器的研究设计具有一定的指导意义。

振荡射流控制方法在无舵面飞行控制中的应用

利用射流主动流动控制方法,飞行器无舵面飞行控制技术取消了传统的机械舵面,具有附加重量小、控制性能优异等优点,适合隐形设计。本文针对现有定常射流控制方法控制效率较低、耗气量大等问题,介绍了振荡射流在无舵面飞行控制中的应用,概述了2项无舵面飞行控制技术——环量控制技术和流体推力矢量技术——的研究现状,讨论了振荡射流在扩大控制区域、增强掺混和频率调节方面的机理和优势。从环量控制和流体推力矢量2个角度出发,详细介绍了振荡射流在无舵面飞行控制中的应用机理和优异表现。

出口分流装置对振荡射流流场的影响

为了探究连续-离散脉冲式振荡器内部的流动过程及分流楔对出口峰值速度和振荡频率的影响,二维非定常模拟了五种工况下的两种分流距离的连续-离散脉冲式振荡器以及连续扫掠式振荡器的内部流场。结果表明:该类构型振荡器出口速度普遍具有三峰值特性,且当分流距离增长时第一峰值速度(U_(max,1,O))下降,第三峰值速度(U_(max,3,O))上升,而第二峰值速度(U_(max,2,O))受到的影响较小;当入口流量在一定范围内变化时,三峰值速度具有一定的大小关系:U_(max,3,O)>U_(max,1,O)>U_(max,2,O),其中U_(max,1,O)在入口流量过大或过小时,有随之同向变化的趋势。连续-离散脉冲式振荡器振荡频率随分流距离增长呈先降低后升高的变化趋势,但连续扫掠式振荡器始终最高且与前者的差值随流量增大而增大。研究中还发现,当分流距离增长或入口流量减小后,将使该类构型振荡器出口速度具有更多波动。该研究结果可为优化连续-离散脉冲式振荡器设计以及相关流动控制方案设计提供支撑。