空间润滑装置高压雾化喷嘴的喷雾特性

为解决航天器在空间轨道运行时润滑失效的问题,将高压直射式雾化喷嘴应用到空间润滑领域,利用流体动力学软件CFD-ACE+2009,建立了直射式雾化喷嘴气液两相流模型,在此基础上,对润滑油喷雾流的生成过程进行数值模拟,并考察了喷嘴处液体流动速度及压力的分布情况.通过2种高粘度液体NYE 2001、Krytox 143AB与柴油的对比,分析了液体物理参数对液体内部压力传递及流速变化的影响.数值模拟结果表明:航空润滑油NYE 2001的高粘度严重阻碍入口压力的传递,当入口压力为15 MPa时,1 mm长的喷嘴末端压力下降到0.42 MPa,降幅达到97.2%;过高的液体粘度和过长的喷嘴,对液体喷雾流的形成产生不利影响.     

含添加剂的高压细水雾灭火系统的灭火效能实验研究

从添加剂的灭火原理出发,通过能够承受20 MPa水压的高压细水雾灭火系统进行火灾实验.实验过程中,在水中分别加入一定量的氯化亚铁或氯化钠,采用全尺度火灾实验的方法进行实验研究,分析高压细水雾的灭火效能和添加剂的含量、种类以及火源中心偏移距离等因素之间的关系.结果发现含添加剂的细水雾扑灭同样火灾所需要的灭火时间大大降低.而且无论是氯化亚铁的含量还是氯化钠的含量都有一个临界值,只有添加剂的含量在临界值附近时细水雾的灭火效能才最好.实验证明:含一定量添加剂的高压细水雾灭火系统的灭火效能有很大的提高.     

三维绕流状态下斜拉索阻力系数的风洞试验研究

为了考察三维绕流对斜拉索阻力系数的影响,设计了节段支撑模型和斜拉索阻力系数测试系统.对不同直径、不同姿态角的斜拉索,研究了表面形式、水平倾角、风向偏角、紊流度等因素对阻力系数的影响.结果表明:当风向角约为0°时,阻力系数随着水平倾角的增大而增大,当风向角为90°时,水平倾角的变化对阻力系数影响不大;在较高风速下,斜拉索表面压花或附着螺旋肋条使阻力系数增加了1~2倍,且肋条越高、压花表面覆盖率越大,阻力系数越大;紊流度对光面索阻力系数影响显著.     

喷雾特性对生物柴油燃烧和排放特性的影响

在手压泵试验台上进行了生物柴油与柴油的喷雾对比试验,在一台单缸直喷柴油机上进行了生物柴油与柴油燃烧和排放性能对比试验.分析了燃料喷雾特性的液滴粒径尺寸分布和特征参数,研究了燃用生物柴油与柴油燃烧和排放规律的差异及其本质原因.研究结果表明:与柴油相比,生物柴油喷雾锥角小,粒子总数少,小直径粒子比例低,最大粒子直径大;在转速为1 500 r*min-1与平均有效压力为0.531 MPa时,生物柴油最大燃烧压力、最大压力升高率以及最大燃烧放热率分别降低了1.91%、30.10%和29.32%,生物柴油燃烧持续期长于柴油;在转速为1 500 r*min-1时,燃用生物柴油HC、CO和烟度排放平均分别降低17.17%、26.73%和37.85%,NOX排放平均增加21.93%.     

具有柔性衬里的压力脉动衰减器滤波特性

为了改善传统扩张室压力脉动衰减器脉动衰减性能,提出了一种敷设聚氨酯衬里的改进型脉动衰减器. 根据衰减器分布参数与集中参数特性,研究该改进型结构滤波特性. 首先通过一维解析法构建传统扩张室分布参数模型,获得的理论插入损失与实验测量结果吻合良好,证明了该方法用于脉动衰减器建模的可行性;之后利用该一维解析法构建改进型脉动衰减器直通穿孔管段分布参数模型,敷设聚氨酯衬里的阻性部分则构建集中参数模型,最后研究了衬里材料成分、穿孔率以及穿孔直径对衰减器滤波特性的影响. 研究结果表明:在500 Hz频带范围内,液体静压力稳定在2.76、4.14、4.83 MPa时,老化聚氨酯衬里能显著改善脉动衰减器的插入损失;无论聚氨酯材料老化处理与否,不同液体静压力均对插入损失产生影响;穿孔率和穿孔直径对其插入损失影响较小.      

用于高压无气喷涂原子灰的扇形喷嘴内部流场的数值仿真

利用计算流体软件ANSYS Fluent构建固瑞克645扇形喷嘴三维有限元模型,然后用Laminar层流模型对高压无气喷涂原子灰扇形喷嘴内的压力、速度流场以及入口压力对压力、速度流场和出口流量的影响进行数值模拟.结果表明:压力和速度场云图呈层状分布、梯度变化;在喷嘴的锥形前段和圆柱部分,压力和速度随距离的变化平缓;在圆锥向圆柱过渡段和出口段压力和速度变化剧烈;总体来看,入口压力越大,出口速度和流量越大;在出口段,入口压力对压力流场和速度流场影响尤为明显.根据结果综合分析,入口压力在15~20 MPa比较合理.     

轴流式涡轮机动叶片的叶顶间隙对其气动性能影响

采用数值方法对不同叶顶间隙下某型号船用轴流式涡轮机的气动性能进行了对比分析.结果表明,叶顶间隙对喷嘴环前缘的压力分布和涡轮内的温度分布影响明显,过小和过大的叶顶间隙都会导致喷嘴环前缘高压力区的产生,并导致涡轮内局部高温度区域扩大;随着叶顶间隙的增大,喷嘴环后缘底部、吸力面及叶顶间隙内局部高熵区随之增大,燃气能量损失增大.     

对称型多输出齿轮马达的泄漏分析与容积效率

为了研究对称型多输出齿轮马达的泄漏与容积效率，通过对称型多输出齿轮马达的内部结构计算出内外马达不同连接方式下的几何排量，分析了马达的主要泄漏途径，通过建立泄漏的数学模型归纳不同连接下泄漏的一般表达式；同时搭建试验平台测试对称型多输出齿轮马达的容积效率. 研究结果表明:当马达的进出口压力由0.9 MPa增加至5.9 MPa时，内马达工作时容积效率由94.2%下降至80.2%，外马达容积效率由92.5%下降至73.6%，内外马达同时工作时容积效率由88.8%下降至63.2%，差动连接时容积效率由86.0%下降至62.7%；当进出口压差为5.9 MPa时，内马达单独工作容积效率最高为80.2%，差动连接下马达的容积效率最低为62.7%.      

基于FLUENT的盘状刀具冷却用扇形喷嘴流场仿真

建立扇形喷嘴的SOLIDWORKS模型,利用FLUENT软件对扇形喷嘴的喷射特性进行了仿真分析.通过改变扇形喷嘴喷射过程中的某些参数,研究了喷嘴流量、运行压力以及表面张力对扇形喷嘴喷射特性的影响规律.仿真结果表明:相同的参数下,运行压力越大,则扇形喷嘴的喷口射流速度越大,扇形喷嘴射流束沿扁平方向扩散先增大然后减小;液体表面张力越大,扇形喷嘴射流束沿扁平方向扩散越小,但是液体表面张力对扇形喷嘴的喷口射流速度的影响可忽略.     

静态条件下闭孔泡沫铝气泡形成过程模拟研究

以静态条件下闭孔泡沫铝的空气发泡过程为研究对象,在聚乙烯醇水溶液中进行模拟研究.通过改变入射压缩空气的流量、压力,液体的粘度,出气孔的直径、数量、出气孔表面距液体表面的距离等实验条件,建立静态条件下液体表面气泡直径的预测模型,以便对铝熔体的泡沫特性和闭孔泡沫铝的胞直径进行科学有效的控制.在静态水模拟实验条件下获得了液体表面气泡直径预测模型.当入射空气的压强、气流量,液面高度,出气孔直径增大时,气泡直径随之增大;当出气孔数量,液体粘度增大时,气泡直径减小,表面张力对气泡直径的影响可以忽略不计;静态条件下液体表面气泡直径的预测值和实验测量值符合得较好,相对误差分布在-5.04%～6.32%之间.     

水下涡轮发动机动力推进系统数学模型

为了维持水下开式循环涡轮发动机系统的高性能和经济性,针对系统对于工况变化极为敏感的工作特点,计算了喷管在各种工况下的出口速度,分析了变转速、变压力条件下的涡轮输出转矩,建立了适用于系统优化和新型控制器设计的系统数学模型。以设计压力比为关键参数,取该模型的稳态特性,可得到由系统转速、航速、燃烧室压力、航深、推进剂耗量以及设计压力比构成的封闭代数方程,以多速制组合航程最大为寻优目标,可完成系统所有设计参数的优化。实践证明采用该模型可使系统经济性提高8%以上。     

反渗透技术在高硬度高含盐量地下水中的应用研究

针对某地高含盐量高硬度地下水的特点,选择BW30-4040复合膜,采用二级反渗透工艺系统对其进行处理,以期达到内燃机车冷却水标准.试验考察了操作压力对产水量、脱盐率、回收率的影响,并根据溶解—扩散理论模型对实验结果进行了分析.通过运行试验,分析研究了与膜性能密切相关的主要参数的变化,并对膜的结垢倾向进行了分析.该系统的成功运行对广大西北铁路地区内燃机车冷却水的处理具有一定的借鉴作用.     

基于热化学轴对称烧蚀的仿真

基于烧蚀理论与计算机语言设计了固体火箭喷管烧蚀软件的主程序及系统框架.火箭喷管烧蚀是在高温高压冲刷氧化气流作用下发生的,利用极端环境下的热化学烧蚀模型,通过Fortran编程对喷管内热流场及烧蚀进行数值计算,并结合Matlab与VC＋＋自身的特点,采用混合编程技术实现火箭烧蚀软件的前后处理.由算例可知,该软件能够对喷管烧蚀进行仿真,并能够脱离编译环境在Windows平台上使用,使初始参数输入界面化,数值解图形化.     

蛇形流场PEM燃料电池膜中水传输的三维模拟

膜中水传输对质子交换膜燃料电池的性能具有极其重要的影响.文中建立了一个蛇形流场单电池的三维模型,研究了低电流密度下燃料电池运行温度、膜厚、过量系数、相对湿度、操作压力和电流密度等运行条件对膜中水含量的影响.计算结果表明:随着温度的升高,膜中的水含量先升高后降低;减小质子交换膜膜厚和过量系数.增大相对湿度、操作压力和电流密度.膜中的水含量增加.电导率就会增加,从而促进电池性能提高.     

基于Freescale单片机的新型自适应电控天然气喷嘴驱动设计

设计出一种采用输出脉宽调制(PWM)信号来控制电控天然气喷嘴喷射的自适应式新型驱动电路,实现了高压打通低压保持喷射,解决了传统驱动方式喷嘴发热过大的问题,提高了喷射的稳定性和喷嘴的使用寿命。结合仿真软件AMESim进行了仿真实验。将计算流量和实验流量进行对比,验证了自适应式驱动方式的正确性。     

土体物理力学参数及其关系的试验研究

通过敏感性试验,对土体的天然密度、含水量、粘结力和内摩擦角等物理力学参数进行了统计分析。分析结果显示,土体的γ-φ关系主要呈现线性关系,且随着土体压实度的提高具有相关性弱化的趋势;土体的C-φ关系具有高度的二次非线性关系,压实度越高C、φ值越大;土体的ω-C-φ是物性参数和强度参数之间关系最为密切,在10％-13％之间的最佳含水量时强度参数最高;非饱和土体强度的提高本质上仍然是强度参数提高问题。研究成果对于岩土工程参数的正确取值具有较重要的参考价值。     

砂雨法饱和模型制样相对密度控制要素与评价方法

为满足动力离心液化试验相对密度（D_r）低的制样需求,实现砂雨法饱和模型制样相对密度的准确控制,建立了设备制模稳定性评价方法,通过自主研制一套适于饱和模型制样的鸭嘴式砂雨法装置,开展了三组干砂/饱和砂模型对比试验;通过分析出砂口尺寸、落距、移动速度等控制要素的影响,对新型装置制样性能进行了验证;采用微型动力触探仪测试饱和模型不同位置及深度的D_r空间分布,给出了模型均匀稳定性评价方法;建立描述砂雨法制样过程流速变化的数学模型和推导表达式,提出了控制稳态D_r的归一化标准. 研究结果表明:3 mm为低密实度制样的最佳出砂口尺寸;饱和模型D_r随水中落距的变化率为空中落距变化率的3.5倍,水中落距是饱和制样密实度的主导控制要素;出砂口移动速度最高达到颗粒落速的31%,对低密实度制样影响不可忽略;设备移速与落距对颗粒流速及试样D_r大小具有决定作用.      

恒压给水微机控制系统的设计

本文设计了一种采用单片机控制的恒压给水系统,阐述了其工作原理和主要特点,此系统可用于改造或取代水塔供水及含大型气压罐管道直接加压供水等传统供水方式。     

船用柴油机喷嘴液力负荷有限元分析及结构改进

建立了某船用柴油机喷嘴内部流动的三维CFD计算模型,用计算流体力学软件ANSYS-FLOTRAN对喷嘴内的三维流动进行了模拟分析,得到了喷嘴内部的液压分布,然后将该结果作为边界条件对喷嘴的液力负荷进行了三维有限元分析.结果表明,在高压液力负荷作用下,喷嘴头部的应力梯度较大,喷孔进口内侧上端应力值最大,且存在应力集中.在喷孔进口处倒一半径为0.05 mm的圆角,再次对喷嘴的液力负荷进行分析,发现喷孔进口内侧上端的应力值降低了34%,应力集中也得到了有效缓解.     

Numerical analysis and experimental study of the effect of workpiece thickness on flow field in laser cutting

Based on Navier-Stokes equation and renormalization group (RNG) onflow model, the 3D symmetrical impinging jet model of laser cutting is established by adopting a taper nozzle and a convergence nozzle. Numerical simulation of gas flow in laser cutting is used to investigate the effect of workpiece thickness on flow field of assist gas in cutting slot. The isolines of static pressure as well as the distributions of static pressure and velocity are analyzed in details with different workpiece thickness, and the trend of dynamics characteristics of gas jet is shown in the study. For taper nozzles and convergence nozzles, the dynamic structure of assist gas being close to the lower surface of workpiece is exacerbated while the cutting quality and cutting efficiency become worse with the increasing of workpiece thickness. The parallel degree between assist gas and the axis of convergence nozzle is better than that of taper nozzle after the gas goes out of the nozzles. Two typical subsonic nozzles are designed for the cutting experiment at the end of the paper.