暂冲式风洞大开角扩散段性能的实验研究

布置有多层孔板（丝网）的大开角扩散段通过参数的优化设计，可有效缩短暂冲式风洞启动时间，均匀进入稳定段的气流速度，并降低阀后噪声和气流脉动。针对某大型暂冲式风洞大开角扩散段设计关键技术开展专题研究，设计并进行了不同扩散段扩开角角度和中心体分流锥型式的组合实验，从压力损失、出口截面速度分布和降噪特性三个方面进行了对比分析。试验结果表明：试验件45°扩开角＋65°平底锥的压力损失相对最小，而增加导流尾锥的中心分流锥由于底部难以形成稳态的分离涡使得其压力损失明显偏大，其它试验件组合的压力损失值则相接近；各试验件出口截面的速压分布均呈现以中轴线对称分布的双驼峰趋势，且孔板的开孔率偏高时出口剖面速度分布相对更平滑；试验马赫数下的大开角段对气流噪声的消声量约为12～14dB，对频率在2kHz以上的气流噪声具有相对较强的消声能力，同时气流经过设置有多层孔板的大开角扩散段后，气流波动幅值明显降低，气流脉动得到有效地抑制。

连续式跨声速风洞大开角扩散段设计方法研究概述

随着我国自主研发大飞机项目的启动,对相应的高性能大型连续式跨声速风洞这一基础试验平台建设提出了日趋紧迫的需求。大开角扩散段在减小风洞尺寸的同时会引起气流分离,扩散段形状和内部整流装置的合理设计有着重要的意义。首先阐述大开角扩散段在连续式跨声速风洞中的作用,然后介绍了大开角扩散段在国外连续式风洞中的应用情况、布置位置和整流方式,主要分析比较目前几种大开角扩散段内阻尼网的设计方法,总结出一种最为优化的设计方案。最后对国内大型连续式跨声速风洞大开角扩散段的设计提出了几点建议。

地球磁层中粒子投掷角扩散特性

研究了地球磁层中粒子投掷角扩散过程,分析了强扩散、弱扩散和一般扩散等特性.计算结果表明,在强扩散过程中,粒子填满整个损失锤区域;而对于弱扩散过程,损失锤区域粒子数很少.此结果可解释带电粒子在地球磁暴时,由于投掷角扩散而向大气层发生沉降的观测现象.

H^(+)频段EMIC波对辐射带相对论电子的投掷角扩散系数的多维建模

电磁离子回旋波(Electromagnetic ion cyclotron waves,简称EMIC波)在地球辐射带电子动力学过程中扮演着非常重要的角色.通过波粒相互作用,EMIC波能有效地散射相对论电子,造成辐射带相对论电子快速沉降损失从而影响相对论电子通量演化.因此在地球辐射带动力学建模中,快速准确地获取EMIC波对相对论电子的散射效应信息非常必要.利用基于准线性理论的Full Diffusion Code(FDC),本文主要研究了辐射带H^(+)频段EMIC波对相对论电子的散射效应,并定量计算了EMIC波对相对论电子的弹跳平均投掷角扩散系数.为了方便快速地进行辐射带多维度建模,我们建立了L=1.5~7,α^(*)=3~30范围内的扩散系数矩阵库.文中展示了L分别为3、4和5时α^(*)为3~30时H^(+)频段EMIC波三种不同传播角模型的弹跳平均投掷角扩散系数,其随不同输入参数的变化特征与前人结果基本一致.基于所建立的弹跳平均投掷角扩散系数矩阵库,我们使用线性插值方法计算得到了L为3.25、4.35、5.55时在等离子体层顶内外的弹跳平均投掷角扩散系数.通过计算比较FDC和线性插值两种方法得到的扩散系数的相对误差,我们进一步验证了线性插值方法对于快速获取扩散系数的可行性和准确性.我们的结果表明,扩散系数的多维矩阵构建和线性插值获取能有效提高辐射带动力学建模的效率,对地球辐射带动理学快速建模和空间天气预报有着重要意义.

大型泵站前池扩散角对进水流态的影响

为研究前池扩散角对大型低扬程泵站进水流态的影响,依托某大型低扬程泵站基本设计参数,基于Navier-Stokes方程和RNGk-ε湍流模型对不同前池扩散角和不同开机组合工况下的泵站进水流态进行三维湍流流动数值模拟,分析不同前池扩散角下的进水流态、流速分布均匀度和横向流速的变化情况,并通过物理模型试验进行验证。结果表明:大型泵站机组不对称运行时,前池内存在漩涡区,进水流道进口前存在较大的横向流速;随着前池扩散角减小,机组不对称运行时,前池内漩涡区范围减小,水流偏流情况改善,前池内流态逐渐变好,进水流道进口前横向流速大幅减小,流道进口处流速分布均匀度提高,进水流道的进水条件改善;不同前池扩散角下的进水流态数值模拟结果与模型试验结果一致。研究成果对大型低扬程泵站的前池设计有一定的参考价值。

大扩散角二级消力池水流结构的调控方法

针对每侧扩散角均为12°的二级消力池在中低水位时翼墙附近易产生大范围回流区致使主流居中的问题,基于物理模型试验,研究了可增强消力池内水流横向扩散均化作用的工程方法及其适宜位置。结果表明,在第一级消力池内布设分流底坎低水位时易产生急流飞溅不良流态,海漫段的水流跌落区范围较原方案时增大,最大跌落长度可为原方案时的1.77倍,不利于下游防冲安全;在第二级消力池中部布设分流底坎可明显增大左右岸处纵向出池流速,出池流速横向分布更均匀,与原方案相比其离散系数在中低水位区间平均可减小23.1%,低水位时出池水流最大跌落长度可减小22.6%,并可壅高第一级消力池内水深,提高两级消力池的消能率,总消能率最大可提高至55.53%,使消力池的整体消能防冲性能进一步增强。该成果可供水闸设计及除险加固时参考。

泵站正向进水前池扩散角对池内流场结构的影响

针对从多沙河流取水的大型泵站进水前池内水流流态较差,易在池内产生大尺度回流区域,导致泥沙严重淤积等问题,该研究以甘肃省景泰川电力提灌工程典型泵站的正向进水前池为研究对象,构建不同扩散角体型结构的正向进水前池三维模型,基于Mixture多相流模型和Realizable k-ε模型开展数值模拟计算,阐明了正向进水前池流场结构特征,提出了有效改善正向进水前池流场结构的扩散角范围。结果表明:泵站机组全开时,正向进水前池内流场结构对称分布,在进水前池中央形成主流区,两侧形成回流区,中央主流区域水流流速远大于两侧回流区,主流效应显著;随着扩散角的减小,两侧低流速区面积减小,主流区域流速呈下降的趋势,区域宽度呈现增加的趋势,进入前池的水流扩散效应增加明显;扩散角在25°~30°之间时,入池的水流沿流程发展和扩散较为充分,有效改善多泥沙河流引水泵站前池的泥沙淤积,研究成果可为同类泵站的设计和更新改造提供指导和参考。

大扩散角二级消力池对三元水流的调整影响

针对闸下翼墙每侧扩散角为12°时,中低水位期单级消力池出池流速横向分布易不均匀的问题,基于物理模型试验,研究了二级消力池布置时出池流速横向分布变化规律。结果表明,随着下游水位降低,第二级消力池尾坎左右岸处的出池流速呈减小—增大—减小—增大四个阶段变化,各阶段的起始水位高低和水位区间大小与来流弗劳德数Fr密切相关,来流Fr越小,第二级消力池内水跃横向扩散主流的能力越强,受到第一级消力池两侧回流的干扰越小,阶段二的水位区间范围越大,且更适应中低水位;下游水位越接近阶段二的终止水位,第二级消力池尾坎两端流速越大,出池流速横向分布越均匀;Fr相同时,第二级消力池调整水流作用在低水位时更显著,消能率更大。该成果可供闸下消能设计和闸门运行管理参考。

连续式风洞大开角扩散段流动控制数值模拟

在连续式跨声速风洞中，大开角对抑制压缩机尾流扰动和提高换热器入口气流品质有重要作用，依靠设计经验和上程估算等传统风洞设计方法，无法对大开角扩散段流动控制进行有效设计。为增强大开角扩散段防分离能力，提高出口气流品质，降低损失，采用计算流体力学方法，结合适当的边界条件，对使用阻尼网进行整流的不同设计方案进行了模拟，从结果可以看到，阻尼网布置位置和开孔率对大开角段内和出151的流动状态有很大影响，第一层阻尼网应位于分离点之前，开孔率介于0．6～0．66，第二层阻尼网布置位置应靠近出口，开孔率介于0．56～0．66之间；最后对大开角段内的流动机理和压力恢复效率进行了探讨。研究结果表明：数值模拟能够得出较为合理的参数匹配，有效提高流场指标。

平行跑道建立航迹扩散角位置及高度分析

为明确平行跑道同时仪表运行中建立航迹扩散角的位置和高度,文章通过对平行跑道4种运行模式中关于对离场程序或复飞程序航迹扩散角的要求进行分析,提出4种运行模式下建立航迹扩散角的具体位置和高度,以确保在满足规章规范的前提下,尽早建立相关航迹扩散角,为平行跑道同时仪表运行飞行程序设计提供理论参考。

浅析泵站超大扩散角压力前池立柱阵列整流的改进措施

本文深入探讨了泵站超大扩散角压力前池立柱阵列整流的优化设计。首先,我们详细分析了立柱阵列整流的基本原理和设计考虑,以及其与压力前池的关系。然后,我们提出了一种针对超大扩散角的优化设计方法,并以仿真模型为基础,进行了深入的分析和案例研究。最后,我们讨论了优化设计的实施步骤和效果评估方法,以及在实际应用中的优化效果。本研究的目标是为泵站设计提供更有效,更经济的设计方案,以改善水流条件,提高效率并降低成本。

喷射泵内部流动模拟与其扩散角优化

扩散管的扩散角是喷射泵的重要结构参数之一。采用SIMPLE算法和Realizable k-ε湍流模型,应用FLUENT软件计算了不同扩散角下某型喷射泵的性能,对轴线速度、沿程压力及扩散管进出口的动能与动量修正系数进行了计算与分析。结果表明:扩散角的变化对扩散管上游部分的流场几乎不产生影响,只对下游产生影响;扩散角对喷射泵性能和效率的影响是通过扩散管的阻力和流动损失来施加的;最优扩散角的取值范围应从经济和效率两方面综合考虑,以9.2°扩散角所对应的喷射泵为基准,以最高效率相对变化2.5%为原则,结合泵的外形尺寸和制造成本,认为最优扩散角的取值范围为8°～11°。

凝汽器喉部扩散角对其性能的影响研究

该文利用直接模拟蒙特卡罗数值模拟方法,分析了凝汽器喉部扩散角度对其汽阻以及流场均匀性和稳定性的影响。通过计算和理论分析,得到了喉部压力损失随喉部扩散角的变化关系,并提出了临界扩散角的概念;分析和比较了不同喉部扩散角时的喉部出口流场分布。最后,从这两方面对汽轮机凝汽器喉部的扩散角进行了优化分析,得到结论:在临界扩散角以下适当扩大喉部扩散角可以有效地减小汽阻,而小的喉部扩散角可以带来更均匀的出口流场。

基于傅里叶级数解析热扩散角的功率模块热阻抗物理模型

绝缘栅双极型晶体管功率模块失效主要由温度因素诱发。为提高功率模块可靠性,RC热阻抗模型被提出用于实时预测芯片结温。随着功率密度的提高,模块横向扩散愈发明显,多芯片热耦合效应愈加突出,导致传统RC模型会引入较大误差。文中针对RC模型精准度不足进行改进,揭示热扩散角取决于热流密度的物理内涵,结合多层封装结构下的傅里叶级数解析热流模型,建立一维RC热网络与三维热流物理场的本质联系,构造计及多芯片热路耦合的扩散角热网络,较为准确地描述多芯片结温动态特性,揭示热扩散与热耦合效应对芯片温度场形成的规律。与其他传统热扩散角模型相比,所提出方法的结温计算结果准确度最高。最后以型号SEMiX603GB12E4p模块为例,针对提出的物理模型进行验证,仿真与实验结果均表明,该模型能够表征不同工况条件下功率模块的热过程,验证了所提建模方法的有效性与准确性,误差小于4%,且验证了所提模型较不计及热耦合模型精度提高了16.72%。

扩散角对汽车风洞扩散段流动的影响

传统的汽车风洞设计一般参考现有风洞的设计经验和沿用工程估算方法。扩散段是汽车风洞的主要部件之一,它的设计经验和估算方法通常基于均匀来流。笔者采用v2f湍流模型研究两种非均匀来流工况下,不同扩散角对扩散段流动的影响。模型风洞扩散段出口速度分布的数值模拟结果与试验结果的一致性表明:使用v2f湍流模型能够真实反映扩散段流动特性。与均匀来流相比,非均匀来流大幅度增加扩散段总压损失因数,约增加420%。壁面摩擦损失和流动分离损失的相互作用使风洞扩散段在某一扩散角下存在最小总压损失因数,且扩散段进口速度不均匀度越大,最优扩散角越大。

泵站超大扩散角压力前池立柱阵列整流的优化设计

受场地布置尺寸的限制,山东省黄水东调二期工程加压泵站压力前池的扩散角度达到78.8°,大大超出正常前池扩散角的范围。根据该站不同运行工况时的压力前池三维流场数值模拟分析结果,该站压力前池内因扩散角过大而导致存在大范围的回流区,对水泵安全稳定运行构成严重威胁。为了使该站在前池扩散角很大的情况下能够为水泵进口提供较为理想的流态、保证水泵正常运行,采用基于Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型的CFD方法,利用该站压力前池内的数十根结构支撑立柱,在压力前池控制尺寸不变的条件下,采用立柱排列与前池侧壁边界型线调整相配合的技术方案,进行了前池整流优化研究。研究结果表明:前池整流优化方案消除了该站大扩散角压力前池原方案中的大范围回流区和喇叭管附近的紊乱流动,各工况下水流能够较为平顺地流向喇叭管;各工况下喇叭管出口的流速分布均匀度平均值均不低于98%,水流角度平均值均不小于87°,可为水泵运行提供符合要求的流态;结构复核计算结果表明压力前池优化方案2能够满足柱体结构强度和顶板变形的要求。该泵站前池已按本文研究结果实施,泵站建成后的实际运行情况表明,水泵机组运行安全稳定。

苏通大桥群桩基础应力扩散角反演分析

等代墩基法是群桩沉降计算的一种简化模式,在计算超长大直径钻孔灌注群桩基础最终沉降量时,得到的理论值往往偏大,经沉降经验系数修正后其值又偏小,而且按照从外围基桩以-φ/4(-φ为平均摩擦角)来考虑应力扩散作用显然不适用于深水群桩基础沉降计算.鉴于此,利用苏通大桥地基基础安全监测系统实时在线监测数据,考虑钢护筒与桩身共同作用,采用等代墩基法模型反演不同施工阶段应力扩散角,得到荷载传递过程中应力扩散角随时间的变化规律,从而给出用等代墩基法计算深水群桩基础沉降时应力扩散角的取值范围,为桩基设计提供一定的理论依据.

MDF铣削过程中切屑流边界及扩散角的视频识别

通过CCD摄像技术,采集中密度纤维板(MDF)铣削过程中切屑流的高清晰图像。利用图像处理的最大类间方差法,确定所采集图像的阈值;利用该阈值对所采集的图像进行分割,得到切屑流的二值图像;基于八连通准则,对该二值图像中切屑流的边界进行搜索检测,求得切屑流边界线像素的位置坐标,确定切屑流边界线的位置;采用最小二乘法直线拟合边界线,确定切屑流的扩散角λ。结果表明:当铣削速度达到60m.s-1后,其扩散角λ存在明显增大趋势。

静压式条缝送风口紊流系数及扩散角的测定

对所研制的新型静压均匀送风道条缝送风口的紊流系数及扩散角度进行了试验研究,测试结果表明:本实验所测定的无导叶具有加工磨圆边口的风道纵条缝送风口具有比较好的紊流扩散性能,而且其紊流系数及扩散角度随出口气流速度的改变很小,即二者之间的关系表现为随机的不确定变化规律;同时通过试验发现丝线测定法具有简单可靠、操作方便、容易实现等优点,与断面速度法相结可以合进一步提高测试效率和测试结果的准确度.

旋动射流混药器扩散角对脂溶性农药混合效果的影响

旋动射流混药器扩散管的扩散角是混药器的重要结构参数之一,当给定扩散管扩散度后,扩散角和扩散管长度成反比,因此为了减小扩散管的长度,只有通过增大扩散角来实现。根据扩散角增大和扩散管长度减小的比例,选择扩散角为10°、14°、18°来研究其对脂溶性农药的混合性能。经过试验验证,通过均方根误差(root-mean-square error,简称RMSE)和灰度值分布图对试验提取图像进行数据处理。结果表明,扩散角为10°时的RMSE最小,为1. 106 3,灰度值分布图分布均匀,而扩散角为14°、18°时的RMSE分别为1. 595 1、1. 833 1,灰度值分布图不均匀。因此,扩散角为10°的旋动射流混药器能够实现脂溶性农药和水的均匀混合,此时,扩散管长51. 44 mm,混药器有效长度为98 mm。