NUMERICAL SIMULATION OF THE FORMATION OF NANOPARTICLES IN AN IMPINGING TWIN-JET

The Large Eddy Simulation （LES） method has been used to solve the fluid momentum equations coupled with a convection,liffusion equation to study the formation of pollutant nanoparticles in a vehicular exhaust with impinging twin-jet. The functions of the space （S） between the two jets and the distance （H） from the exit of nozzle to the impingement plane are evaluated according to the distributions of pollutant nanoparticles. The results show that the nucleation produces a large number of nanoparticles, and gas-to-nanoparticle conversion mostly takes place in the interface region of the two jets, the circumambience of the jets, and region near the plane. The maximal particle size and maximal number concentration produced by both nucleation and coagulation appear around the region of free jet and the region near the plane, respectively. The significant differences for various spaces between the two jets are the number concentration and size distributions in the interface region of the two jets. For the case with larger space, more nanoparticles are produced by nucleation and coagulation The more the distance from the exit of nozzle to the impingement plane, the lower is the fewer the particles distribute distance from nozzle to plane is nanoparticle formation. the number concentration and near the plane. Increasing the beneficial to the reduction of

面向增材制造的数字孪生实施方法综述

增材制造以其全数字化加工方式可为数字孪生模型提供可靠的数据支撑;数字孪生有助于增材制造在设计、制造、服务等过程中充分发挥其不同于传统制造的优势,二者的结合在工业制造领域受到广泛关注。以总结数字孪生在增材制造中的实施方法为目的,介绍了数字孪生的概念和发展历程,分析了增材制造中实施数字孪生的关键技术;基于数字孪生对于增材制造全生命周期过程的应用潜力,从设计、制造、质量检测以及服务4个阶段阐述了国内外相关研究的方法和侧重点。展望了粘结剂喷射工艺中实施数字孪生的挑战,并提出了针对其的一种数字孪生技术路线。最后总结了增材制造中实现数字孪生存在的难题以及未来的发展方向。

电解双喷制备多组元合金的TEM薄膜

电解双喷减薄/抛光技术是制备金属类TEM薄膜最常用的方法。获得表面光亮清洁,中心穿孔,绕穿孔边缘有较大薄区的优质TEM薄片则需要合适的电解双喷参数。本文利用电解双喷仪制备多组元合金的TEM薄片,包括FeCrNi系奥氏体不锈钢,模具钢,AlFeCrNi(Co/W/V/Cu)系的高熵合金,并通过光学和透射电镜观察穿孔情况和材料内部析出相、成分分布、相界面原子分布、位错等信息,探讨电解双喷过程中电解液的成分、温度,电解双喷的参数(电压/电流、流速)和样品厚度等对双喷效果的影响。总结了各种材料最佳的电解双喷参数,对于具有复杂析出相的钢,需采用不同的电解液来实现TEM薄片的制备。而新型高熵合金则需要调试温度、电压/电流等参数,来获得清晰的两相共格界面,并避免腐蚀产物的干扰。

叶片水射流表面强化工艺的数字孪生系统设计

水射流表面强化是一种有效提升航空发动机叶片疲劳寿命的工艺方法。针对水射流表面强化装备和工艺系统还不具备对强化工艺的监测、检测、预测和决策的能力,将数字孪生技术引入到水射流表面强化工艺。首先根据水射流强化工艺原理,明确了水射流表面强化的数字孪生系统的框架;其次在实体层、模型层、数据层、应用层以及数据传输5个层面上完成了数字孪生系统的设计,实现了物理系统的强化装备和工艺的虚拟映射,以及各层级之间的连接和交互。应用实例表明,所构建的数字孪生系统能够实时监测强化设备的工作状态、检测强化后叶片的表面完整性、预测特定强化工艺下的强化效果,为强化工艺的选择和优化提供决策支持。

渐扩边界形状对双股燃气射流扩展特性影响的实验研究

为了研究控制整装式液体发射药火炮内弹道稳定性的方法,设计了不同结构的多级圆柱渐扩型观察室,采用数字高速录像系统,观察并讨论了双股燃气射流在液体药模拟工质中的扩展过程,对比了不同的渐扩结构、喷射压力、喷孔中心间距、喷嘴直径等参数对双股燃气射流在液体工质中扩展特性的影响。实验结果表明,多级渐扩型结构能够有效控制气液的湍流掺混特性,且喷射压力较大时,双股燃气射流沿轴向扩展较为迅速,气液的湍流掺混也较剧烈;而喷孔间距较大时,双股燃气射流的轴向扩展速度相对较小,射流沿着径向扩展较为明显,双股燃气射流最终发生汇聚的时间也较晚。

平行双射流场纳米颗粒的形成与凝聚的研究

对平行双射流中H2SO4蒸气扩散进行了大涡模拟,给出了硫酸/水系统成核生成纳米颗粒及颗粒的凝聚过程中颗粒的分布特性,分析了燃料中硫的浓度、环境相对湿度以及射流Reynolds数对于颗粒浓度和粒径分布的影响.结果表明,硫酸/水系统会成核生成大量的纳米颗粒,在双管射流的中间和射流场周围,颗粒具有较高的浓度;颗粒的凝聚过程使颗粒的数量减少、直径变大;随着硫的浓度的增加,流场中的颗粒浓度有明显增加,而成核后形成的颗粒直径减小;环境湿度和Reynolds数的增大,有利于成核过程,因而导致形成更多的颗粒.

影响双喷嘴旋转速度的参数研究

研究和分析了双喷嘴旋转速度方程，探讨了旋转速度与诸参数间的依存关系，并给出了参数的取值范围。为控制旋转射流的速度，提高清洗效率，提供了科学依据。

双束燃气射流与整装式液体装药相互作用的实验和数值模拟

为了探索整装式液体发射药火炮(BLPG)内弹道稳定性的控制方法,设计了5级圆柱渐扩型观察室和圆柱观察室,开展了双束燃气射流在液体药模拟工质中扩展的实验研究。实验结果表明,渐扩型结构能够抑制Taylor空腔与Kelvin-Helmholtz不稳定性效应的正反馈机制。在实验基础上,建立了三维非稳态数理模型,模拟了不同观察室结构下,双束燃气射流在液体工质中的扩展过程,获得了射流场中密度、压力和温度的分布图。模拟结果表明:圆柱渐扩型观察室中,由于渐扩台阶的诱导作用,强化了气液在径向的湍流掺混效应,抑制了射流的轴向湍流度;且射流的外轮廓相对较光滑。双束射流轴向位移的计算值与实验结果吻合较好。

环形和双孔射流吸附区的混合有限分析解

应用标准的ｋ－ε湍流模式，结合混合有限分析法对环形和双孔水平射流的吸附区进行计算，并与Ｌｅｓｃｈｚｉｎｅｒ和Ｒｏｄｉ运用的有限差分的三种不同格式的模拟结果进行了对比，其结果优于有限差分三种不同格式的结果，表明混合有限分析法对带有回流的流场进行模拟是有效的。

进气畸变下涡喷发动机转子间的气动耦合及稳定性分析

应用本文作者建立的改进多子区平行压气机模型，对进气畸变下双转子涡喷发动机的实际工况进行了仿真，得到了发动机各截面的总温、总压以及工作过程参数与性能参数等随低压转子相对折合转速ｎＣＯＹ，Ｌ的变化规律。特别是能从表征高、低压压气机气动稳定性的参数随ｎＣＯＹ，Ｌ的变化规律中看出双转子发动机的稳定工作范围。分析表明仿真结果与进气畸变下整机台架试验的参数变化规律相符。该仿真模型可作为发动机辅助设计与试验以及进气道／发动机相容性评定的有利工具。

双股燃气射流在充液室内扩展特性的实验研究

为了探索高温高压双股燃气射流在整装式液体工质中的扩展特性,设计了五级圆柱渐扩型观察室和圆柱型观察室,借助数字高速录像系统,观察了双股燃气射流在充液室中的扩展过程,对比了不同的观察室边界以及不同的参数条件对双股燃气射流扩展过程的影响。实验结果表明,圆柱渐扩型观察室结构更有助于改善气液的掺混特性,通过参数的合理匹配可以一定程度上控制双股燃气射流在三维充液室中的扩展过程。

基于磨料水射流的螺杆转子加工新方法研究

螺杆转子传统加工过程中存在刀具磨损和过高切削热量等难题。为此,将具有无刀具磨损、切削热量低、绿色环保特点的磨料水射流加工方法引入螺杆转子加工研究之中,提出了磨料水射流多轴联动加工螺杆转子的新方法,以提高转子加工精度和效率。采用任意拉格朗日与欧拉方法构建了转子加工模拟模型,将模拟分析结果与实验数据进行比较,验证了模拟模型的正确性。最后,通过磨料对水射流多轴联动加工模拟结果的分析,证明了螺杆转子加工新方法的合理性。

喷水推进新型对称双螺杆泵转子型线设计

为了解决喷水推进系统噪音高、体积大、压头小、工艺复杂、效率低等问题,在分析了目前常用双螺杆泵转子型线的基础上,利用齿轮啮合原理,设计制造出一种对称的四齿双螺杆转子型线。该型线由长幅外摆线、短幅外摆线、渐开线和圆弧组成,呈对称分布。圆弧主要起削平摆线和渐开线之间过渡尖点的作用,能有效地提高转子的强度、耐磨性和密封性。对称的极少齿四齿结构和根切技术提高了流量,改善了工艺。以该转子型线为核心技术,制造出可用于喷水推进的新型对称双螺杆泵,并进行了初步试验验证。试验结果表明:设计出的转子型线不仅满足啮合原理的要求,还降低了噪音,缩小了体积,提高了流量、压头和效率,改善了制造工艺。

射流间的声屏蔽对啸叫的作用

用纹影流动显示、声学特性测量和理论分析相结合方法,研究欠膨胀超声速双射流布局对声学特性的影响。欠膨胀超声速双射流的啸叫基频模式与单自由射流相比,在模式切换对应压比上不同,但基本规律相同。但双射流的三维空间流动特性,使不同空间方位上测得的声学特性不同,射流间对彼此处于螺旋啸叫C模式的声辐射有显著的屏蔽作用,在上、下游靠近主轴的方位角处屏蔽效果最大。利用双射流的声屏蔽特性,可达到降噪目的。

不同破壁技术对桑黄功能性成分提取率的影响

以桑黄干燥子实体为原料,比较普通粉碎、双螺杆挤压膨化和流化床对撞式气流超微粉碎对桑黄颗粒粒径、形貌和功能性成分提取的影响。结果表明,与普通粉碎相比,双螺杆挤压膨化和流化床对撞式气流超微粉碎细胞破壁彻底,平均粒径(D_(50))分别为7.44μm和5.53μm,粉碎后的桑黄粉对黄酮、多酚、粗多糖的提取率分别比普通粉碎提高60.4%、73.4%、72.8%和53%、69.5%、68%,普通粉碎样品的功能性成分提取不完全。

自制双喷电解减薄装置的设计使用

为克服现有的透射电镜试样双喷电解减薄仪的缺点,自制了双喷电解减薄装置。该系列装置完全透明,安装有放大镜,可以完全看清电解液的双喷状况,观察试样表面侵蚀减薄的全过程,随时调整,从而得到大而多的薄区;双喷部件由玻璃制成,耐腐蚀性好;冰水混合物作冷却剂,准备方便而且长时间温度恒定。对制得的多种材料的试样经过透射电镜实验,效果良好。

亚微米HNS炸药的形貌控制研究

建立了溶剂非溶剂双流体喷嘴辅助重结晶工艺。考察了该工艺中非溶剂温度、pH值及添加不同的晶形控制剂对制备亚微米HNS晶体的形貌的影响。结果表明:非溶剂温度由25℃升高到55℃后,HNS晶体形貌由短片状变为细长片状;pH值由酸性变化到中性再到碱性时,亚微米HNS的晶体形貌经历椭球状、短片状、棒状的系列变化,粒度分布分别处于50～300 nm、50～500 nm、50～600 nm;白糊精和羧甲基纤维素钠作为晶形控制剂修饰后的亚微米HNS晶体形貌分别椭圆片状和长棒状,粒度分布分别处于50～300 nm、50～600 nm。

工业锅炉双喷射排污真空除氧系统的研究

对工业锅炉的各种除氧方法进行了简单比较,重点介绍了工业锅炉双喷射排污真空除氧系统的流程,确定了工艺条件,对双喷射排污真空除氧系统的特点进行了分析。

纯钛空化水射流处理表面空蚀损伤

对工业纯钛表面进行不同时间的空化水射流处理,用光学显微镜和扫描电子显微镜对处理后试样的表面形貌、显微组织结构等进行了分析,并对空蚀损伤进行了研究。根据空蚀损伤程度和淹没式水射流的流动特性,可以把损伤区分为一次空化水射流损伤区和混合空化水射流损伤区。一次射流区在水射流处理5min时,表面就出现塑性变形坑、空蚀针孔和形变孪晶。随着水射流处理时间的延长（20-30min）,在孪晶界等区域开始出现裂纹萌生和扩展,水射流处理60min时已出现表面金属大量剥落的严重损伤。混合射流区的损伤速度明显低于一次射流区,但在横截面金相组织中却出现比一次射流区密度更大、厚度更大的孪晶层。一次射流区的硬化层深度小于混合射流区。空化水射流处理5min到30min粗糙度迅速增加,30min后粗糙度上升缓慢,处理60min时,粗糙度达到2.92μm。

金属透射样品的制备和高分辨表征

采用电解双喷实验设备制备析出强化合金钢、镍基高温合金和中熵合金的透射样品,分析电解双喷参数的选取原则,总结各种合金材料的最佳电解双喷参数及克服钢铁磁性的透射观察方法;采用双喷后两步离子减薄法清除样品的表面氧化物;在氧化物无法清除的情况下,提出识别氧化物的方法。研究结果表明:采用电解双喷的选取原则,减小样品的初始厚度,能够获得低磁性、大薄区的金属透射样品;在不同时效时间、不同制备方法下,发生不规律变化的衍射斑来自于氧化物,根据衍射斑特点能有效排除氧化物斑点的影响。