微尺度阵列射流冲击结构换热特性实验研究

为了研究真实发动机尺寸下带有长圆形扰流柱阵列射流冲击结构的换热特性,选取雷诺数Re范围为1000～10000,并保证与真实发动机工况相同的克努森数Kn条件下,进行了实验研究。扰流柱排布方式分为顺排和叉排,冲击孔径D=0.4mm,0.5mm,0.6mm,冲击距H/D=1,1.5,2,详细分析了几何参数对结构整体平均对流换热系数的影响。结果表明：扰流柱的排布方式对平均换热系数影响很小,原因在于长圆形扰流柱的导流作用强于扰流作用;相同雷诺数时,孔径减小,流量减小33%,换热系数最大下降幅度10%,小孔结构具有保持相同换热强度、减小流量的应用潜力;相同雷诺数时,换热系数随着冲击距的减小而增大。

微小扰流元件对阵列冲击冷却流动换热的影响

通过实验方法,开展了Re数,冲击高度Z/D,微小扰流元件高度对阵列冲击冷却流动换热特性影响的研究。微小扰流元件的形状为长方体,尺寸为0.4 mm×0.4 mm(长×宽)。冲击孔直径D=4mm,孔间距X/D=Y/D=4,冲击距离Z/D的范围为0.75和3,微小扰流元件高度的范围为0.05D、0.2D、0.4D.对于冲击距离Z/D=0.75,Re数(基于冲击孔直径)的范围为2500～10000;对于冲击距离Z/D=3,Re数范围为5000～20000.结果显示,在微小扰流元件存在的情况下,换热系数显著增强,在本文实验工况下,换热增强达到30%～120%,同时,出流系数基本不变.

阵列射流冲击热沉搅拌摩擦焊接新方法

基于动态低应力无变形技术的原理,设计开发了阵列射流冲击热沉搅拌摩擦焊接新方法。结果表明,采用该方法可以有效减小搅拌摩擦焊接头残余应力,焊后试件基本无变形。采用射流冲击热沉的动态低应力无变形搅拌摩擦焊接头残余应力分布规律与常规搅拌摩擦焊类似,但应力峰值明显降低,约为常规FSW接头应力峰值的45%,可以实现FSW薄壁结构的低应力无变形焊接。该项技术可以提高一些铝合金材料FSW接头性能,具有较好的技术经济价值。

液体阵列射流冲击冷板工质与传热结构研究进展

液体阵列射流冲击冷却是解决高热流密度散热问题的最有效技术之一,能够有效地对目标表面进行散热,具有散热能力高、能效比高和噪声低的优点,在散热方面具有巨大优势。本文简述了国内外对阵列射流冲击的研究进展,从换热工质和射流冲击冷板的换热结构两个方面,指出了其对液体阵列射流冲击换热特性的影响,并介绍了倾斜射流和旋流射流两种新型阵列射流方式。综合分析了常用的液体换热工质和纳米流体换热工质在射流冲击过程中强化换热的原理,介绍了喷嘴孔型、喷嘴的排列方式和冲击表面结构三种阵列射流结构。分析表明,不同孔型的喷嘴会影响流体的射流速度和湍流特性,不同的喷嘴排列方式会对射流流体的相互作用和有效冲击面积产生影响,不同的冲击表面会影响射流工质的循环混合,这些都将对射流冷板的换热特性产生很大影响。指出了解影响液体阵列射流冲击效果的主要因素,是改善和提高射流换热性能的根本方法。

带热沉装置的搅拌摩擦焊研究

基于动态控制低应力无变形焊接法原理和搅拌摩擦焊特有的应力应变特点,设计开发了可应用于搅拌摩擦焊的单点式热沉和阵列式射流冲击热沉系统。通过两种不同热沉系统在铝合金搅拌摩擦焊中的对比研究,结果表明,单点式热沉虽然可以减小FSW焊接变形,但此种冷却方式会使接头性能大幅度下降,接头强度仅达到常规FSW的80%左右。经过改进的阵列式射流冲击热沉系统可以主动控制FSW过程中各个区域的温度分布,从而有效控制焊接过程的热弱塑性应力应变场,达到动态控制低应力无变形的焊接效果。焊缝氢含量的测试分析表明,阵列式射流冲击热沉系统可以改善接头的残余应力分布,防止冷却水侵入焊缝。带阵列式射流冲击热沉系统的搅拌摩擦焊技术可以实现低应力无变形焊接,且工艺适用性好,具有广阔的应用前景。

动态控制低应力无变形搅拌摩擦焊技术

基于动态低应力无变形技术的原理,设计开发了用于FSW的阵列式射流冲击热沉系统,该系统可有效减小搅拌摩擦焊接头残余应力,实现FSW薄壁结构的低应力无变形焊接.动态低应力无变形技术不仅可以提高6082-T6铝合金FSW接头性能,而且与搅拌摩擦焊的工艺适用性好,因此具有较好的技术经济价值和良好的应用前景.