基于微流道冷却的水卡式量热计结构优化与试验分析

高声速飞行器再入过程中面临严峻的气动加热环境,最高气流温度可达上万摄氏度,常用量热计在如此高的气流温度下,缺乏良好的热流测试性能和热负荷生存能力。为解决地面试验中高超声速飞行器模型表面高热流的连续、精准测量难题,研发了一种基于微流道冷却的新型水卡式量热计,其内部微型流道结构采用3D打印技术构建。通过数值仿真,确定了新型水卡式量热计的微流道尺寸与布局,与同一冷壁热流的传统水卡式量热计相比,其核心区域温升降低近50%,验证了微流道水卡式量热计在极端热环境下的测试能力和生存能力。电弧加热射流试验结果表明:微流道水卡式量热计可以同步测量压力、温度、热流数据,实现了高温流场参数的集成化辨识,并具有良好动态响应特性;最大热流测量值超过18 MW/m^(2),测量绝对偏差和平均偏差分别控制在3.44%与±1.72%以内。

热射流融除冰装置的设计与试验研究

快速、经济地清除机场跑道、城市道路、桥面的积冰积雪是冰雪气候条件下保障交通畅通与行车安全的一个重要课题。在分析研究现有除冰方法不足的基础上,提出了热力水射流方法。文章设计了热力水射流融冰装置,并对射流压力、喷嘴孔径、靶距、射流喷嘴入射角等与除冰效果有关系的因素进行了理论研究与试验分析。经过相关的试验研究表明:装置可以有效地实施除冰作业,满足设计要求,可为后续学者开展相关研究提供有力参考。

K_(2)CO_(3)添加剂细水雾作用下高压氢气喷射火特性研究

为更好地抑制高压氢喷射火,研究了K_(2)CO_(3)添加剂细水雾作用下欠膨胀氢气喷射火特性。试验采用实心锥形细水雾喷嘴,考察细水雾在不同K_(2)CO_(3)添加剂质量分数、水平施加位置和施加压力下,对欠膨胀氢气喷射火火焰形态、火焰水平长度、羽流区温度及辐射的影响。试验采用摄像机、热电偶、辐射热流计分别测量火焰形态、空间指定点温度和辐射强度。结果表明,在含有K_(2)CO_(3)添加剂的细水雾作用下,氢气喷射火焰更明亮。细水雾压力较低(0.5 MPa)且施加位置位于火焰抬升位置时,氢气喷射火出现明显的火焰膨胀现象。通过与纯水细水雾进行对比发现,K_(2)CO_(3)添加剂细水雾对氢气喷射火稳定火焰长度、羽流区温度及热辐射的抑制效果明显,并且抑制效果随着K_(2)CO_(3)添加剂质量分数的增大而增大。

基于ICEM CFD与ANSYS FLUENT的热力射流喷嘴流场分析

为了解喷嘴的内部结构对射流流场的影响,为选择合适的射流喷嘴提供依据,以锥形和锥直形喷嘴两种典型喷嘴为研究对象,根据计算流体力学(CFD)的基本理论,综合运用ICEM CFD网格划分与ANSYS FLUENT流体分析软件对锥形和锥直形喷嘴的射流流场进行分析。结果表明:在相同初始条件下,锥形喷嘴具有较大的出口速度,变化剧烈,射流的等速核长度较大;锥直形喷嘴的速度变化平稳,短管内由于颈缩现象易产生负压。通过试验,再次验证了仿真结果。

热力—水射流快速融除道路覆冰车的研制

快速、经济地进行机场跑道、城市道路和公路等路(道)面的积冰清除,是保障季冻区域和冰雪气候中交通畅通的一个难题。针对这种情况,在分析了现有去除道路积冰的方法存在不足的基础上,提出了综合应用热力融冰技术、水射流切割技术和机械刷扫法相结合的除冰方法,介绍了快速融除道路覆冰车的结构、工作原理,主要设计了水射流切割装置,并通过实际测试,取得了良好的运用效果。

快速复合融除冰装置的研究

如何保证冰雪天气条件下交通顺畅、行车安全,提高道路通行能力和运营效益、减少和避免交通事故发生是当今面临的一大难题。为此,在分析现有不同除冰方法的基础上,提出一种融合热力-水射流切割融除冰与机械铣削除冰的复合除冰方法。介绍了热力快速复合融除冰装置和机械铣削除冰装置的结构组成、工作原理,设计了复合融除冰装置,并进行了相关试验。结果表明:该装置可以很好地完成融除冰任务,满足设计需求。

利用热力辅助高压水射流进行超细粉碎的探讨

本文详细地介绍了热力和高压水射流技术在粉碎中的应用 ,说明了热力粉碎可以实现对物料的破碎或预损伤 ,高压水射流用于粉碎可实现高效、低耗、无污染。研究了将热力与高压水射流相结合进行矿物超细粉碎的可行性及其具体实现方法。

滨海核电厂深水温排放近远区动态耦合模拟

滨海火、核电厂温排水引起的环境问题广受关注,数学模型是评价温排水影响的重要手段,而国内现有温排水数值计算模型的近区模拟失真问题尚未很好解决。我们引入近区射流模型(Corjet)与远区数学模型(Delft3D)耦合模拟技术,采用分散汇流(DESA)方法实现对射流掺混卷吸效应的模拟,通过模型交叉调用实现近远区动态耦合。将耦合方法应用于工程案例,并与以往常用的远区模型直接点源方法进行了对比,结果表明近远区分散汇流耦合方法能够更合理地反映深水排放的浮力效应,模拟的垂向温度分布及温升影响范围与物理模型趋势更为接近,能有效提高高温升区模拟精度,该模拟方法具有较好的推广应用价值。

路面复合除冰机的热力射流系统的设计与试验研究

快速、经济地清除机场跑道、城市道路、桥面的积冰积雪,是冰雪气候条件下保障交通畅通与行车安全的一个重要课题。在研究分析现有除冰方法所存在不足的基础上,提出了将热力融冰、水射流切割与机械除冰相结合的复合除冰方法,探讨了热力水射流机械复合除冰装备的结构、工作原理,文章重点对热力-水射流融冰装置进行设计,并进行了相关试验。试验结果表明:该装置可以有效地实施除冰作业,满足设计要求。

热力辅助高压水射流超细粉碎矿物实验

提出了一种将矿物超细粉碎的方法,首先使矿物经加热、骤冷,再用高压水射流技术进行最终粉碎.通过高压水射流粉碎技术和热力辅助高压水射流粉碎技术对煤、高岭土超细粉碎进行实验研究,结果表明,两种粉碎方法都可以实现对煤、高岭土的超细粉碎,后者较前者粒度更小,粒度分布更窄,而且在获得相同粒度的条件下,后者可大幅度地降低水射流的工作压力;热处理在颗粒表面产生的裂纹粉碎效果明显.热力辅助高压水射流技术是一种有效的超细粉碎方法.

水射流辅助岩石切削过程的刀具热应力分析

建立了刀片在水射流辅助切削岩石过程中的热传导模型,并在对岩石切削过程进行热功转换分析的基础上,给出了热流密度、界面温度等边界条件的确定方法,从而建立了水射流条件下刀片的温度场模型。对刀片由于温度变化产生的热应力进行了系统分析,并给出了热应力的计算模型,并且结合计算分析了射流压力等参数对各种热应力的影响。研究表明:热应力是导致岩石切削刀具失效的主要影响因素。热应力受刀具与岩石材料热物性质、刀片尺寸、切削力、切削速度、射流压力等因素影响。水射流的存在可以大幅降低刀具的热应力,热应力的大小与射流压力p的四次方根的倒数成正比。选择合适参数可将热应力控制在临界范围内,避免刀具早期失效,延长其使用寿命。

空化水射流热效应影响煤体渗透率试验研究

对空化水射流空泡溃灭瞬间和空化噪声声场作用产生的热效应进行了分析,得到了热效应作用下的煤体渗透率表达式,并开展了不同空化条件(泵压、空化腔围压)下的煤体温度和瓦斯渗流试验。结果表明:空化腔围压一定时,温度随泵压的增大而升高;而泵压一定时,温度随空化腔围压的增大而减小。当热应力大于平均有效应力时,煤体热膨胀出现微变形,产生的张应力使裂隙变宽、数量增多;热效应使得游离瓦斯内能增加,分子自由程大大缩短,同时吸附瓦斯解吸使得煤基质发生收缩效应,导致微孔隙及微裂隙结构产生膨胀变形,从而影响煤体渗透率。试验得到渗透率随温度升高呈指数规律增大,与理论得到的渗透率表达式描述的规律相符。

超声速高温冲击射流注水流场实验研究

为了降低发动机羽流冲击流场的温度,减弱其对发射装置的冲击和烧蚀作用,对超声速高温冲击射流的注水流场开展了实验研究。通过高速摄影和红外热像仪两种非接触式测量设备对无注水和注水两种状态下的冲击流场进行了对比拍摄,并且使用热电偶对底板冲击区的温度进行了测量。对注水两相冲击流场的结构和温度场分布进行了深入分析和研究,并与无注水状态下流场进行对比,得出了通过注水方式可以减少核心区长度和面积,降低迎气面温度,减弱其热冲击烧蚀效应的结论。

采用喷射泵疏水方式的回热系统热经济性分析

介绍了目前凝汽式汽轮机组回热系统的基本疏水方式,分析了其优缺点。介绍了喷射泵的工作原理,建立了喷射泵工作流体流量的计算模型。提出了采用喷射泵的回热系统疏水方式,拟定了采用喷射泵疏水方式后机组的原则性回热系统简图。基于常规热平衡法,确定了喷射泵出口混合焓,并建立了机组热经济性指标的计算模型。以某300MW机组为例,计算了喷射泵的喷射系数,并对采用不同疏水方式机组的热经济性进行了比较。结果表明,采用喷射泵疏水方式机组的热经济性明显高于采用逐级自流疏水方式机组的热经济性。

冷却池近区湍射流与远区环流耦合计算模型

针对浅水型冷却池的热污染问题,采用近区湍射流,远区浅水环流的耦合模型,流场的近区计算结果为远区计算提供边界条件,而温度场采用远近区耦合的迭代计算。计算结果与实验比较,符合良好。

高压水射流技术在钢坯热态除鳞中的应用

高压水射流技术是当今钢铁除鳞的主流技术。文章从高压水喷水方式的确定入手,分析了几种不同除鳞方案的利弊。为了适应不同钢种除鳞时对系统压力和流量的要求,认为"大流量高压泵+卸荷阀+变频器"的配套方案可利用变频器调整高压泵的流量,可满足不同的要求,且可达到节能的目的。

磨料水射流喷丸对渗碳GDL-1钢表面性能及残余应力场热松弛行为研究

采用后混合磨料水射流喷丸对经渗碳风冷后的GDL-1钢进行表面强化与改性,通过激光共聚焦显微镜,扫描电镜,透射电镜,显微硬度仪,X射线应力衍射仪分析不同压力水喷后试样表面粗糙度、组织、硬度和残余应力等的变化规律,并研究300 MPa水喷处理后不同保温温度和保温时间残余应力场的热松弛行为。结果表明:随着水压的增加,表面粗糙度增大、残留奥氏体转变量增多、硬度提高幅度变大,水喷后,晶粒和组织得到明显细化,并且在表层形成一定深度的残余压应力场。残余应力的热松弛主要受保温时间和温度的影响,在100℃和300℃时,残余应力的热松弛受回复过程控制,500℃时,残余应力热松弛受回复和再结晶过程控制。表面残余应力在回复过程中存在两个阶段,初始阶段应力松弛速度快,以点缺陷回复为主,后一阶段松弛速率慢,以位错回复为主,并进一步研究指出Zener-Wert-Avrami方程并不适合描述整个回复过程。

热喷涂基体表面前处理技术的研究进展

热喷涂涂层与基体机械咬合的结合机理决定了基体表面前处理是热喷涂涂层中非常重要的处理工艺。文中概述了当前广泛应用的喷砂处理的工艺特点,指出砂粒易在基体表面镶嵌和对基体造成损伤是喷砂工艺的主要缺点,讨论了喷砂对高温合金单晶材料和超高强钢疲劳性能的影响,研究了软质基体表面超音速火焰喷涂WC涂层的免喷砂工艺。同时介绍了近年来其他热喷涂基体表面前处理方面的研究热点,包括高压水射流处理技术、机械粗化技术以及激光表面前处理,并重点阐述了其基本原理、特点及应用情况。

高热安定性添加剂对3号喷气燃料使用性能影响研究

使用我国研制的高热安定性添加剂可以将现有3号喷气燃料使用温度提高55℃,并具有清洗沉积物和积炭的功能。通过研究,发现3号喷气燃料中加入高热安定性添加剂会对电导率和水分离指数带来影响,提出了解决这些影响的方案。

同流中三孔热水浮射流流速场特性的数值模拟

采用FLUENT软件中的Reynolds应力模型对同流中三孔热水浮射流在不同孔间距,不同射流温度,不同流速比情况下的速度场进行了数值模拟,得到了各种工况下速度的分布情况及衰减情况,并对数值模拟结果进行了对比分析,得到了一些有益的规律。