具有正弦波纹的平行板微通道中Jeffrey流体周期电渗流动

研究了具有正弦波纹的平行板微通道中Jeffrey流体周期电渗流动(AC EOF).通过摄动展开法,求解了动量方程,得到了平行板微管道中Jeffrey流体AC EOF速度的近似解析解及其体积流率.在此基础上,研究了相关无量纲参数,如振荡Reynolds数Re_(Ω)、压力梯度G、Deborah数De、滞后时间λ2ω、电动宽度K、正弦波纹的小振幅δ、相位差θ及其波数λ对平均速度u_(m)(t)与平均速度的振幅|U_(m)|的影响.结果表明:Newton、Maxwell和Jeffrey流体之间的速度振幅差异是明显的;Jeffrey流体速度分布受壁面波纹的影响显著,并呈现出明显的波动现象,同时,速度分布还受上下板波纹相位差θ的影响;随着Re_(Ω)的增大,AC EOF速度和u_(m)(t)呈现出快速振荡且振幅逐渐减小的趋势;De数类似于Re_(Ω),使得在外加电场作用下,AC EOF速度更容易产生振荡;同时,AC EOF速度和|Um|随着λ2ω的增大而减小;对于给定的Re_(Ω),相位滞后χ(代表电场和平均速度之间的相位差)随着θ的变化呈明显增大或减小趋势;而χ随着G,λ2ω和θ的增大而减小,但是在较大的λ下(如λ>3.4),χ几乎没有显著变化.

硅基正弦波纹微通道内的流动阻力特性

硅基正弦波纹微通道在微尺度强化换热、微流体器件中均有重要运用,而目前尚未见有关于其内部流动特性的实验报道。利用标准微机电系统(MEMS)工艺在硅基芯片上加工制成一系列具有不同相位差和周期、当量直径为160μm的正弦波纹微通道,通过实验研究了其内部流动阻力特性。研究表明:正弦波纹微通道较平直微通道阻力均有增加,且增加幅度与波纹微通道两侧壁的相位差和周期有关。对于周期相同的波纹微通道,两侧壁相位差越大,阻力也越大。对于相位差相同的波纹微通道,周期对阻力的影响则较为复杂:当相位差为0时,呈现出周期越大、阻力越小的趋势(除最小周期通道外);当相位差为π时,呈现出周期越大、阻力越大的趋势。研究还发现:随着周期减小,相位差对阻力的影响减小,当周期缩短至0.5mm时,相位差为0和π的波纹微通道内的阻力特性曲线几乎重合。

正弦波纹翅片表冷器的传热及阻力特性实验研究

波纹式翅片具有良好的传热和阻力性能,应用于中央空调两器和末端设备中。以正弦波纹翅片换热器作为中央空调表面式冷却器进行了多种干、湿工况条件下的传热和阻力特性实验。对实验结果进行了分析处理,得出了正弦波纹翅片换热器的总传热系数关联式以及阻力特性的经验公式。实验结果对于中央空调两器和末端的设计具有重要的指导作用。

正弦波纹太阳能空气集热器数值模拟分析

利用CFD软件对正弦波纹太阳能空气集热器的性能进行数值模拟,分析了平行模型和垂直模型的优劣:当流道与波纹平行时,集热板与空气换热充分,热损失少,集热效率比垂直模型的平均集热效率提高了4.16%;当流道与波纹垂直时,由于波谷处死角的影响,其出口温度比较低、热损失大、换热效率降低.并分析U型、X型、S型不同进出口方式下正弦波纹太阳能空气集热器的热性能可知,X型进出口方式下集热器的出口温度最高,热损失最小,压降最小,平均热效率最高,可以达到83.54%.

正弦波纹扁球壳的非线性强迫振动

波纹壳是传感器弹性元件的一类重要形式,也是精密仪器仪表弹性元件中的一类重要形式。由于波纹壳形状复杂、参数众多、厚度薄,对其进行非线性分析非常重要同时也是十分困难的。本文考虑一种在传感器弹性元件中有重要应用价值的正弦波纹浅球壳体,将这种壳体视为结构上的圆柱正交异性扁球壳,根据Andryewa的思想,分别得到了正弦波纹壳径向、环向在拉伸、弯曲下的等价的四个各向异性参数;建立了正弦波纹扁球壳的非线性强迫振动微分方程;得到了正弦波纹扁球壳非线性强迫振动的共振周期解及幅频特性曲线。

正弦波纹腹板工字钢简支梁抗弯承载力的理论分析与试验研究

为研究正弦波纹腹板工字钢梁的受弯性能,设计了此种钢梁的受弯试验,并采用有限元方法对其受弯性能进行了数值模拟,然后对其抗弯承载能力进行了理论分析。分析结果表明,波纹腹板工字钢梁表现出较好的抗弯变形能力,并且具有良好的塑性性能;波纹腹板工字钢梁在竖向荷载作用下波纹腹板几乎不产生任何弯曲正应力,弯矩基本由翼缘承担;波纹腹板工字钢梁的极限弯矩可由近似的截面受弯承载力公式求得。

低Re数下正弦波纹流道内流体混合性能研究

采用CFD软件FLUENT对正弦波纹流道内两种流体的混合特性进行数值模拟研究,采用流场可视化技术及计算流体混合程度标准差的方法定性、定量分析了流体数和正弦波纹流道的结构参数对于两种流体混合性能的影响。研究结果表明,随着流体数的增大,流体达到完全混合的混合长度较短,波纹流道截面的高宽比越小,流体所需混合长度越短,波纹流道的振幅越大越有利于流体在流道中的混合;流体流过相同的距离,波纹流道的波长越短达到的混合程度较好。

正弦波纹流道中流体流动和传热特性研究

采用计算流体力学(CFD)方法,研究了一定雷诺数范围内(50≤Re≤200),正弦波纹流道内的流体充分发展的层流流动和传热性能。比较了不同结构的正弦波纹流道的阻力因子ef、传热因子eNu和能效因子e的值,研究结果表明,正弦波纹流道的波纹波幅对于流体流动和传热性能的影响较大。分析了波纹流道中垂直于主流方向特殊横截面上的流体速度矢量图和温度等值线图,研究结果表明,波纹流道的弯曲壁面使得流体在流道中垂直于主流方向的截面上产生二次流,二次流的出现增强了流道中心流体和近壁处流体的混合和传热,传热性能提高的同时阻力增加。

正弦波纹板第二主刚度的数值拟合

针对赛代尔给出的正弦波纹板第二主刚度存在的局限性,采用数值拟合的方法,通过建立计算模型,应用各性异性板理论和数值计算方法进行大量计算,对计算数据分析归纳,拟合出新的正弦波纹板第二主刚度公式。对新公式进行了算例分析和讨论,与数值计算结果进行了印证,说明了新公式的合理性。

析湿正弦波纹翅片管束的热质交换特性研究

采用实验研究的方法，测定了正弦波纹翅片管束在析湿条件下的换热和阻力特性，得出了影响因素和供设计选用的关联式，揭示了αＤｅρｃｐ／αｏｄ比值不仅与Ｌｅ数有关还与（ｓ／ｄ３）有关．Ｃｏｌｂｕｒｎ的热质比拟关系对２排管束基本上符合。

正弦波纹挡板式沉降器内流动特性

采用VOF模型对正弦波纹式入口挡板的重力非均相沉降器内流场进行数值模拟研究。对比了正弦波纹挡板与平挡板的平均流场分布情况,分析了沉降器的轴向流速均一程度(λ1)随时间演化特性,探究了λ1和面积加权平均湍流强度(Ia)在沉降器内空间分布特性;引入流场均稳指标USC,研究了冲击间距(Lb/D)对USC的影响。结果表明:正弦波纹挡板作为入口构件可以有效降低返混。在0.84<Lb/D<2.17范围内,正弦波纹板沉降器内流场的均一程度整体高于平面挡板;随着Lb/D减小,平挡板沉降器内流场的λ1基本不变,但正弦波纹挡板沉降器内流场的λ1降低,且对Ia的影响不明显。对比平挡板,正弦波纹挡板可以有效降低轴向速度的梯度,使返混区面积减小,流场稳定性提高。随着Lb/D增加,USC值呈现多峰值趋势,Lb/D=2.17时正弦波纹板沉降器的USC取得极大值为14.68,较平挡板提高了93.67%。

薄壁正弦波纹管在轴向载荷作用下的理论研究

研究了薄壁正弦波纹管在轴向载荷作用下的力学行为。通过引入偏心因子和振幅因子并考虑材料的应变强化效应,根据能量守恒理论和塑性铰理论建立正弦波纹管的塑性屈曲理论模型,得到了压溃过程中的塑性弯曲耗散能、拉伸耗散能、压溃力的理论表达式。分析结果表明:理论分析与试验结果和数值模拟结果相吻合;平均压溃力与有效压缩距离因子和振幅因子有关;正则化压溃力随着波纹管的波长、振幅的增加而减小,但是随着振幅因子的增加而增加。

冲击载荷下正弦波纹夹芯圆柱壳的轴向压缩和吸能特性

薄壁夹芯结构因其优异的吸能和轻量化特性被广泛应用于防护结构中。正弦波纹夹芯圆柱壳的制备工艺简单,在工程上应用广泛,研究其在冲击载荷下的轴向变形行为和吸能特性具有重要意义。基于准静态轴向压缩实验,对正弦形波纹夹芯圆柱壳的轴向准静态压缩进行了有限元模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上,探讨了夹芯圆柱壳芯层厚度A和正弦波周期数N对冲击载荷作用下夹芯圆柱壳的压溃模式和能量吸收特性的影响。结果表明,合理配置A和N能够有效地提高比吸能,实现较理想的吸能变形模式。在准静态压缩下,结构参数为A3N12的夹芯圆柱壳具有最好的比吸能,为轴对称变形。在冲击载荷作用下,发生非轴对称变形模式的A7N12具有最好的比吸能和最高的平均压缩力效率。

基于等效结构应力法的正弦波纹腹板焊接梁疲劳评定研究

针对Harrison的正弦波纹腹板焊接梁试验模型,采用等效结构应力法,研究了焊缝焊趾的等效结构应力分布特性及网格大小对应力分布的影响,分析了裂纹萌生位置及其疲劳寿命。对比Harrison的试验结果,验证了等效结构应力法在正弦波纹腹板焊接梁疲劳评定方面的适用性。

正弦波纹太赫兹慢波结构高频特性研究

针对真空电子太赫兹辐射源的发展需要,本文分析和设计了一种微型正弦波纹慢波结构。利用三维电磁仿真软件研究并分析了其高频特性,并对主要结构参数进行了优化,给出了不同参数下的色散特性和耦合阻抗。仿真结果表明:增加波纹深度可降低电磁波相速,同时增大耦合阻抗;缩短周期长度可提高工作频率;增大横截面宽度可降低相速;降低电子注高度可提高耦合阻抗等。

正弦波纹管强化换热的场协同分析

从场协同理论的角度分析流体在波纹管内流动与传热的情况,在等壁温条件,对管形按正弦规律变化的波纹管在不同周期和振幅下的换热,进行了数值模拟,分析速度场与温度梯度场的之间协同关系,讨论了其强化换热机制,证明只有在二者协同性好的情况下,才能增强其换热.

正弦波纹腹板-管翼缘冷弯薄壁钢箱梁受剪性能研究

开展4根不同剪跨比的正弦波纹腹板-管翼缘冷弯薄壁钢箱梁受剪性能的试验研究与有限元分析。通过加载试验得到了足尺寸试件的受剪承载力、破坏形态和荷载-位移曲线,并采用有限元软件ABAQUS进行数值模拟。结果表明:正弦波纹腹板-管翼缘冷弯薄壁钢箱梁受剪破坏由螺钉连接强度控制,正弦波纹腹板在连接处出现孔壁承压变形和撕裂两种破坏形态;有限元分析得到的钢箱梁破坏形态与试验破坏形态一致,受剪承载力有限元计算结果与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性。

正弦波纹流道印刷电路板换热器热工水力性能

印刷电路板换热器换热性能好、紧凑性高,在超临界CO2布雷顿循环等领域有着广阔的应用前景。本文通过数值计算,首先比较了湍流条件下15°~30°范围内不同波纹角对正弦波纹流道流动换热性能的影响,结果表明,波纹流道内的换热效果随波纹角的增大而增强(换热量最大增长了7.1%),且热侧的压降相对于冷侧增大更明显。其次,分节研究并分析了流道内不同区域的局部流动换热特性,发现了在热侧和冷侧入口区域各存在着1个大、小温差区,同时,需要对入口处进行合理的优化设计以减小入口处的压降。最后,进一步设计了一种“正弦波纹+直通道”的复合结构并初步探究了该结构的流动换热性能。

集中荷载作用正弦波纹腹板工字钢梁整体稳定性研究

采用有限元特征值屈曲方法计算跨中集中荷载作用下正弦波纹腹板工字钢梁临界力与临界弯矩,分析了波纹腹板的波长、波幅、腹板高度及厚度等几何参数对临界弯矩、稳定系数的影响;波纹腹板工字钢梁因截面参数不同,主要发生整体侧向弯扭、腹板鼓曲、翼缘板翘曲、翼缘板翘曲与腹板鼓曲组合等四种失稳形式;各种临界弯矩及稳定系数曲线,对波纹腹板钢梁设计有一定参考意义.

正弦波纹腹板工形截面悬臂钢梁的弹性整体稳定研究

分析了上翼缘作用均布荷载的正弦波纹腹板悬臂钢梁的整体稳定性能影响因素,并对构件的弹性弯扭屈曲荷载的计算方法进行了探究。借助有限元分析软件ABAQUS计算了构件弹性弯扭屈曲临界荷载,比较了不同情况下构件的弹性弯扭屈曲临界荷载,确定了影响因素及影响大小。尝试根据已有的研究寻找计算正弦波纹腹板悬臂钢梁的稳定承载力的方法,并将计算结果与有限元解进行了对比,检验了计算方法的可行性。结果表明:腹板波长对波纹腹板悬臂钢梁整体稳定性能影响最大,腹板波长变化几乎没有影响;减小翼缘尺寸能够凸显出波纹腹板悬臂钢梁的优势;根据已有理论计算正弦波纹腹板悬臂钢梁的整体稳定存在较多问题。