超临界碳氢燃料流动不稳定的频域分析与数值模拟

再生冷却通道中的流动失稳是高超声速飞行器发动机热防护技术中的核心问题之一。为研究超临界碳氢燃料在冷却通道中的流动不稳定特性,基于有限体积法及流体物性近似,发展了高效的一维瞬态模拟方法;同时,基于小扰动假设,进一步提出了用于预测稳定行为的频域分析方法。通过相关实验,验证了模型的可靠性。基于时域和频域方法的综合分析,沿内特征曲线讨论了主要失稳类型,重点分析了受密度波及Ledinegg不稳定共同影响的复合不稳定性。随后,进一步分析了工作压力和入口温度对稳定特性的耦合影响,并基于N_(tpc)-N_(spc)空间划分了稳定区域。研究发现,复合不稳定、Ledinegg不稳定以及密度波不稳定,随入口温度升高而相继消失。Ledinegg不稳定及密度波不稳定的稳定边界在N_(tpc)-N_(spc)空间具有高度相似性,而复合不稳定性的区域在较高的压力下略有缩小。

直升机超临界尾传动轴干摩擦阻尼器碰摩响应边界特性分析

为最大化提高直升机功重比,越来越多的直升机设计中应用了超临界尾传动系统,这一系统会导致跨临界振动的产生。安装干摩擦阻尼器是一种常见的抑制直升机尾传动轴跨临界剧烈振动的方法。以某装有干摩擦阻尼器的尾传动轴为研究对象,建立控制方程,并分析系统在传动轴偏心激励下各类碰摩响应的边界特性。建立传动轴/阻尼器系统的非线性控制方程;依据扫频获得系统典型碰摩响应特征,使用解析法针对无碰摩响应求解碰摩发生边界,并对同频全周碰摩响应求解其稳定性条件的边界;通过Runge-Kutta法验证了所推导的响应边界,并探讨了响应边界与系统参数的影响关系。

CO_2超临界流体萃取干燥对气凝胶型木材尺寸稳定性的影响

采用CO2超临界流体干燥技术处理山黄麻木材,研究干燥技术对木材尺寸稳定性的影响。结果表明,超临界CO2流体干燥基本可以保持木材原有的尺寸和形状,且干燥后没有变形、变色等干燥缺陷产生;各因素对试验结果的影响顺序为超临界温度>超临界干燥时间>超临界压强,超临界温度对试验结果的影响显著,木材端面积变化率随着超临界温度的增加而减小;山黄麻木材最优干燥技术为,超临界温度60℃,超临界压强12 MPa,超临界干燥时间3 h。

超临界CO_2流体萃取法与水蒸气蒸馏法提取干姜片挥发油化学成分的比较

采用超临界CO2 流体萃取法与水蒸气蒸馏法从干姜片中提取挥发油,用归一化法测定其百分含量,用气相色谱 质谱联用技术对其化学成分进行鉴定。超临界CO2 萃取法提取的挥发油共鉴定了 47种成分,占挥发油总成分的 72%以上;水蒸气蒸馏法提取挥发油共鉴定了 53种成分,占挥发油总成分的 89%以上。提示超临界CO2流体萃取法与水蒸气蒸馏法相比,萃取过程短、温度低、提取系统密闭、挥发油的收率大大提高。

超临界流体干燥法合成无团聚ZrO_2(CaO)纳米粉体及其烧结行为

采用凝胶 -超临界流体干燥技术制备无团聚ZrO2 (CaO)纳米粉体 ,考察主要工艺参数初始水凝胶pH值对粉体的化学组成、相结构、颗粒大小与分布等性能的影响 ,并对粉体的烧结性能进行测试。研究表明 ,超临界流体干燥技术可以有效地防止凝胶干燥过程中粒子间硬团聚现象的发生 ,该法合成的ZrO2 (CaO)粉体纯度高、成分准确 ;粒径小 (5～ 2 0nm)、单分散性能好 ;粒子的比表面积大 ,活性高 ;粉体不经任何预处理即可压制成型 ,而且生坯能在较低的温度及较短的时间内完成致密化过程。 60 0℃ ,2h焙烧的ZrO2 (15 .2 %CaO ,摩尔分数 )粉体经简单冷压成型后于 110 0℃保温 0 .5h烧结 ,其体积密度可达 5 .9718g/cm3,气孔体积为 0 .0 0 0 8cm3/g。

超临界压力下竖直圆管内正癸烷对流换热不稳定性实验

以超临界压力正癸烷为工质,在内径2mm的竖直圆管内进行了不同工况条件下的流动与换热不稳定性实验研究。实验发现两种原理的不稳定性现象。转捩型是由于流动状态由层流向湍流转变引起,多为随机的小幅震荡,约在Re=5000左右出现;物性型由准临界温度附近剧烈变化物性所致,具有较大振幅和固定周期,约8~15s。增强系统稳定性的方法主要包括提高进口流体温度、升高压力或者采用向下流动方式。实验还发现在振荡区间内存在稳定区间现象。

双酚A在超/亚临界乙醇、甲醇中的稳定性比较

研究了双酚A在超/亚临界乙醇、甲醇中,在温度160～280℃、压力1.1～11.3 MPa、反应时间5～60 min、投料比（v/m）4.0～12.0条件下的热稳定性,研究表明：双酚A热稳定性随温度、压力及反应时间的增加而降低;温度从160℃上升至280℃,在超/亚临界甲醇中双酚A回收率从93%下降至25%,在超/亚临界乙醇中双酚A回收率从92%下降至34%;双酚A在超/亚临界乙醇中比甲醇中稳定.双酚A分解产物经GC-MS分析主要为苯酚、对异丙烯基苯酚等,表明超临界乙醇与甲醇不参与双酚A的分解反应.研究结果为正确选择解聚流体和操作参数提供了依据.

黑曲霉木聚糖酶在超临界流体中的稳定性

采用分子动力学方法研究黑曲霉木聚糖酶在CO2、CHF3和CO2-CHF3超临界流体中的结构稳定性。结果表明,黑曲霉木聚糖酶的结构在CO2超临界流体中较在CHF3和CO2-CHF3中更为稳定,整体运动振幅更小,溶剂可及表面积和蛋白二级结构数量更加平稳,可能具有更好的催化活性。作为活性中心的Glu170和Glu79两个残基在CO2、CHF3和CO2-CHF3超临界流体中具有稳定的结构,是黑曲霉木聚糖酶具有良好催化活性的前提。本文为黑曲霉木聚糖酶的应用提供新的思路和理论依据。

超临界水在垂直管内换热及流动不稳定性研究

清华大学核能与新能源技术研究院在建的250 MWt高温气冷堆核电站示范工程(HTR-PM)中蒸汽发生器二回路为亚临界水,由于反应堆能提供750℃的高温氦气,二回路水可提高到超临界压力和温度,采用多堆带一机方案可与超临界蒸汽透平机组匹配,因此研究超临界水在管内的流动、传热以及流动不稳定现象非常重要。本文通过使用RNGk-ε模型耦合强化壁面函数,发现模拟结果与Yamagata等的实验数据符合较好。基于此模型,分析了超临界流体流动时换热系数的变化规律,并采用瞬态计算方法,线性增大加热功率,分析了流动不稳定现象,发现流体一旦进入不稳定区,进出口流量的波动非常严重,甚至出现倒流,应尽可能避免此类现象。

基于超临界流体强化溶液快速分散技术的冬凌草甲素脂质体口服制剂制备工艺研究

目的:优化超临界流体强化溶液快速分散技术(SEDS)制备冬凌草甲素脂质体口服制剂(ORI-LIP)的工艺,并探讨其与常规脂质体制备技术的优势。方法:以粒径为评价指标,采用正交试验考察压力、温度、进样流速对SEDS制备ORI-LIP的影响。同时,采用薄膜分散法和逆向蒸发法制备ORI脂质体,比较3种方法所制脂质体的粒径、包封率、载药量及稳定性(6个月加速试验),并比较ORI原料药与3种脂质体的体外溶出行为的差异。结果:优化后的ORI-LIP SEDS制备工艺条件为温度50℃,压力18MPa,进样流速1 m L/min;与薄膜分散法和逆向蒸发法比较,以SEDS技术制备的脂质体的粒径[(147.4±4.8)nm]更小,包封率(67.8%)、载药量(7.8%)及稳定性(粒径略有增加,包封率仅降低4.4%)都更高。体外溶出试验结果显示,与原料药比较,各脂质体的释药速率缓慢且持久,且累积释放度更高;其中,SEDS技术制备的ORI-LIP在24 h时达到溶出平衡,且累积溶出度最高,达到67.2%。结论:SEDS制备的ORI-LIP粒径小,包封率、载药量较高,稳定性较好,能显著提高药物的体外溶出度;该技术与常规脂质体制备技术相比有一定的优势。

干排渣技术在超超临界锅炉上的应用

叙述了干式排渣技术的原理、系统组成,以及在广东河源电厂1号机组600 MW超超临界锅炉上的应用。在锅炉吹管、整套试运及满负荷168 h试运过程中,干排渣系统运行稳定。

SFEF-Ⅳ型超临界流体萃取分馏装置的研制

超临界流体萃取法能在较低温度下实现重质油混合物的分离,且对分离热不稳定的难挥发物质特别有效,可避免高温蒸馏对样品的破坏作用。鉴于此,研制了SFEF型超临界流体萃取分馏装置,它由主机柜、控制柜和计算机系统三部分组成,主机柜用于安装分馏装置的机械设备,控制柜用于安装整个装置的供电电源和传感器信号调整电路板,与计算机系统组成分馏装置的控制系统。由于超临界流体的溶解能力受温度和压力的影响较大,其控制方式选用了动态模糊PID算法。试验表明,此算法控制精确、稳定。该装置在中国石油大学(北京)重质油加工国家重点实验室对渣油、润滑油、催化油浆、石蜡、聚合物等进行了分离试验,结果表明,分离得到的各种窄馏分分离范围精确,进一步研究覆盖范围广,为重质油分析提供了详实的依据。

超临界二氧化碳高低齿梳齿密封动力稳定性研究

建立超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,SCO_(2))高低齿梳齿密封三维数值计算模型,应用基于微元理论的密封动特性识别方法,研究凸台宽度及密封间隙对超临界二氧化碳梳齿密封动静特性的影响,并与传统梳齿密封进行对比.研究表明:高低齿梳齿密封的交叉复合刚度系数对有效阻尼系数影响较小,主阻尼对其占主要影响.在低涡动频率下(<160 Hz),传统梳齿密封动力稳定性较好;而涡动频率高于160 Hz时,高低齿梳齿密封的有效阻尼系数约为传统梳齿密封的105%~113%;且存在1个最佳凸台宽度使密封系统稳定性最好(本文最佳值为5.13 mm);随着密封间隙的减小,有效阻尼系数的大小与频率依赖性分别增大、增强.高低齿梳齿密封泄漏量较传统梳齿密封降低约45.5%;凸台宽度5.13 mm、密封间隙0.4 mm时较原始模型(b=4 mm、c2=0.5 mm)泄漏量分别降低约5%和19%,高低齿梳齿密封泄漏量随密封间隙的减小而降低.

谷氨酰胺转氨酶在CO_2超临界流体介质与水相介质中对胶原交联作用对比

探讨了CO2超临界流体(SFC-CO2)介质中谷氨酰胺转氨酶(TGase)对胶原的交联作用,且采用差示扫描量热法(DSC)表征胶原交联效果,并与常规水相介质条件下的酶催化胶原交联反应作出对比分析。结果表明:在SCF-CO2介质中TGase催化胶原的交联反应是能发生的,酶处理后胶原的热稳定性得到了显著的提高,且与水相介质条件下酶处理的胶原相比,其热变性温度提高了10～20℃。本试验得出TGase在SCF-CO2介质中催化胶原交联反应较适宜的条件为:时间2 h、温度40℃、酶用量40～60 U/g、pH值6.0～7.0、压力8.0 MPa。

超临界CO_(2)流体处理时间对二醋酯纤维结构与性能的影响

为将超临界CO_(2)流体应用于二醋酯纤维的功能化加工,赋予二醋酯纤维高附加值,借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、X射线多晶衍射仪、热重差热分析仪、万能材料试验机探讨了超临界CO_(2)流体处理时间对二醋酯纤维表观形态、化学结构、聚集态结构及热性能和拉伸断裂性能的影响。结果表明:经超临界CO_(2)流体处理60、90、120 min后,二醋酯纤维表面颗粒状杂质被去除,其分子链排列规整度下降,结晶度由未处理纤维的39.41%分别下降至35.33%、31.57%、36.10%,纤维断裂强力呈先下降后增加趋势;当处理时间为120 min时,二醋酯纤维分子链间氢键作用强度略微降低,其熔点基本不变,高温下纤维质量损失率由未处理纤维的89.52%增加至95.66%。

超临界CO_2流体温度对大豆纤维结构的影响

采用X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、差式扫描量热法(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)技术,研究了超临界CO2系统中流体温度对大豆纤维结构的影响.研究结果表明,随着超临界CO2流体处理温度的升高,大豆纤维大分子链段相互作用增强,有重排及重结晶现象,纤维结晶比例、晶面间距增大,而晶粒尺寸有减小趋势,同时,纤维热稳定性有所提高,流体介质对大豆纤维表面的溶解或刻蚀更为显著.

超临界压力碳氢燃料瞬态加热响应特性

冲压发动机所使用的再生冷却技术将超临界压力碳氢燃料作为冷却剂,对其传热特性的研究很有必要。对竖直圆管中碳氢燃料的瞬态加热过程中的流动特性开展了实验研究,测量了壁温、进出口流体温度、进口压力、进出口压差等参数的变化,得到了基本的响应特性。实验中发现周期性的压力、流量、温度振荡现象,并得到了出现该现象的临界实验参数。

超临界压力下航空煤油热声振荡的特性和预测

对竖直上升圆管内超临界压力航空煤油的热声振荡型流动不稳定开展了实验研究。基于边界层理论揭示了热声振荡的形成机理和发展过程,阐述了运行参数对热声振荡边界的影响机制,通过进口拟过冷度和出口拟相变数建立了热声振荡边界的预测准则,解决了热声振荡的终态换热预测问题。结果表明,热物性剧烈波动使稳定的流动边界层和热边界层遭到破坏,引发了强化换热的热声振荡型不稳定流动现象。热声振荡临界热通量随着质量流速和进口温度提高均增加。高压力下流体热物性变化平缓,流动稳定性增强,更难出现热声振荡现象。热声振荡临界出口拟相变数随着进口拟过冷度增加近似线性下降,从而为避免不稳定流动现象提供了判别依据。

超临界二氧化碳高低齿迷宫密封流动特性研究

密封是超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,SCO2)透平机械抑制流体泄漏的重要部件。以SCO2为工质建立高低齿迷宫密封数值分析模型,基于微元理论研究转子轴向偏移、凸台高度及密封腔高度对密封泄漏及动力特性的影响。研究表明:转子轴向正偏移时密封有效阻尼系数高于无/负偏移。转子无偏移、有凸台工况下,密封交叉复合刚度系数频率依赖性较低,交叉复合刚度系数对有效阻尼系数影响较小。涡动频率低于60Hz时,有效阻尼系数随凸台高度的增加而减小。涡动频率高于160Hz时,有效阻尼系数随密封腔高度的增加而增大。密封泄漏量随凸台高度的增加而降低;密封腔高度为7、5.5mm时,分别较原始模型(h=8.5mm)泄漏量提高约1.3%、7.4%;转子轴向偏移-2mm时,较原始模型泄漏量降低约6%。