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1. chinaXiv:201712.00097 [pdf]

不同孔隙率圆形微针肋热沉流动及传热特性

杨宇辰; 夏国栋; 陈卓; 马丹丹
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

本文利用CFD数值模拟软件对当量直径为200 μm的不同孔隙率的叉排圆形微针肋热沉的流动和传热特性进行了数值模拟。模拟结果表明,随着雷诺数的增加,针肋尾部出现不同形态的涡。不同孔隙率的通道中,由于后排针肋的影响,针肋尾迹区的涡的形态、大小出现不同。对不同孔隙率的微针肋热沉,热流密度的变化对热沉的努赛尔数Nu的影响不同,孔隙率较小时热流密度对热沉的努赛尔数Nu影响不大,孔隙率较大时热流密度升高,热沉的努赛尔数Nu升高。

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2. chinaXiv:201712.00098 [pdf]

直流电场作用下油中水滴的破裂时间特征

罗小明1; 闫海鹏1; 王静2; 何利民1*
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

采用显微实验与理论分析相结合的方法,对直流电场作用下水滴破裂前的拉伸过程及其时间特征进行了系统研究。结果表明,电毛细数和表面活性剂浓度是影响水滴拉伸过程的关键因素,而油水粘度比和电导率比的影响并不显著。拉伸时间对低电毛细数和高表面活性剂浓度体系更为敏感。在实验范围内,直流电场作用下球形水滴经拉伸并破裂的最小时间为10 ms。基于此,提出了一种可有效提高水滴静电聚并效率并抑制电分散现象的脉冲电场设计方法。

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3. chinaXiv:201712.00099 [pdf]

粘性Geldart B类颗粒流化特性实验研究

马吉亮; 刘道银; 梁财; 陈晓平
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

本文基于多源X射线层析成像技术及联合代数重建算法(SART)首次重构出粘性B类颗粒流化时局部气泡的三维形态,并结合压力脉动分析技术获得了丰富的全局流态化信息。实验结果表明,粘性力的增加强化了气泡间的合并作用,导致气泡的尺寸上升,频率和速度下降,当床温超过35°C后,节涌状态被激发,并与自由流化状态交替产生。而且,粘性力越大,节涌在流化过程中所占的时间比例越长。

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4. chinaXiv:201712.00100 [pdf]

变质量流率蒸汽浸没射流压力振荡特性研究

王禄涛; 赵全斌; 王迎春; 种道彤; 陈伟雄
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

本文对变质量流率蒸汽浸没射流压力振荡特性开展了实验研究,发现蒸汽质量流率随时间延长呈指数规律下降。蒸汽射流凝结经历了稳定凝结、振荡凝结、过渡和喘振四个阶段,射流初始水温越高,各个凝结区域转换点对应的蒸汽质量流率越高。在不同的凝结区域,蒸汽质量流率和过冷水温度对振荡特性的影响程度不同。相同蒸汽质量流率时,初始水温越高振荡频率越小。振荡强度均方根值和峰值均在凝结振荡区达到最大,且初始水温越高,最大值对应的蒸汽质量流率越高,振荡强度峰值最高可达70 kPa。

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5. chinaXiv:201712.00101 [pdf]

基于单镜头双相机的运动颗粒三维速度测量

贾敏华; 周骛; 金娜; 蔡小舒
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

本文基于离焦测距原理,提出一种利用单镜头双相机测量运动颗粒三维速度的方法。入射光经分束立方体分别进入两个工业相机,通过调节分束立方体与相机间的垫圈厚度获取同一对象两幅不同模糊度的图片,根据其模糊差实现运动颗粒在三维场中的定位,再结合单帧多曝光方法,获取其三维速度。通过拍摄慢速搅拌水流中颗粒运动并分析处理不同运动情况的颗粒图片得到了运动颗粒的三维速度,经计算与实验考察证明了其可行性。该方法解决了离焦二义性问题与速度方向二义性问题,为三维速度的测量提供了新的方向。

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6. chinaXiv:201712.00102 [pdf]

基于双向流固耦合方法的某风扇特性数值研究

张帅1,2; 高丽敏; ,2; 郑天龙1,2; 邓卫敏1,2
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

风扇转子工作在高压比、高转速、高负荷的级环境中,实际流动中存在风扇的长叶片与流体间强烈的耦合作用。针对风扇实际工作中存在的流固耦合问题,本文通过基于时域推进的双向流固耦合方法对风扇转子的流固耦合问题进行求解,并在此基础上对该转子的超声速非失速颤振现象进行研究。分析结果表明,考虑耦合效应的转子特性线整体向大流量方向偏移0.7%,效率降低约0.76%,总压比基本保持不变,稳定工作裕度略有减小;转子在设计转速下近效率最大点处,可能会发生基于叶片一阶固有模态振动的超声速非失速颤振现象。

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7. chinaXiv:201712.00103 [pdf]

混流式核主泵内流动结构与压力脉动特性关联分析

倪丹1,杨敏官1,高波1,李忠1,李玉婷1,陆胜2
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

核主泵内的流动不稳定将会引起严重振动,不利于其安全稳定运行。因此本文基于大涡模拟(LES)数值计算方法对几个典型工况下核主泵内部非稳态流动结构及其压力脉动特性进行全面阐述与关联性分析。研究表明,随着流量的增加,动静干涉作用在导叶出口处逐渐增加;偏工况条件下,导叶出口处压力脉动频谱低频段中均出现复杂激励频率,尤其是靠近出液管附近的导叶出口处。核主泵在偏大流量工况下运行时壳体右侧内部非稳态流动结构相较于壳体左侧更加复杂;在偏小流量工况下运行时壳体底部压力脉动更加剧烈。本文进一步详细描述了核主泵球形壳体内强涡量区的流动结构及其成因,并且发现测点处的压力频谱与涡量频谱有相同的主要激励频率,因此证明核主泵内非定常旋涡流动结构是激励压力脉动的主因之一。

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8. chinaXiv:201712.00104 [pdf]

基于分组模型及仿生蜗舌的多翼离心风机设计

; ; 琚亚平; 张楚华
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

为提高多翼离心风机的流动效率,提出一种适合于该类型风机特点的分组设计模型,并借助于流场计算与试验设计相结合的分析方法,依次对多翼离心风机的叶轮、蜗壳和蜗舌进行分组设计。结果表明:具有更多设计自由度的双圆弧叶片气动性能明显优于单圆弧叶片;在保证蜗壳结构尺寸不变的前提下,采用等边基方法设计的蜗壳性能略优于三段圆弧设计出的蜗壳;基于长耳鸮翼型前缘的仿生蜗舌能够有效减弱分离流动现象;利用本文方法改进后的多翼离心风机设计效率提高了4.33%,变工况性能明显改善。研究工作对深刻认识多翼离心风机内部复杂流动机理及发展优化设计方法具有学术意义和工程应用价值。

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9. chinaXiv:201712.00105 [pdf]

有机工质离心透平设计与变工况性能研究

宋艳苹1,2; 谭鑫1,2; 黄典贵1,2
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

本文以R123为流动工质,进行离心透平级的一维热力计算,并通过数值模拟分析ORC离心透平级内流动情况及变工况性能。结果表明:在设计工况下,数值模拟结果与一维设计结果基本一致,功率与效率偏差在1 %以内,符合设计要求。在变工况下,进汽压力在0.33 MPa~0.88 MPa变化时,效率随进汽压力增大先增大后减小,流量和功率随进汽压力增大而增大;背压在0.10 MPa~0.18 MPa变化,在临界工况下运行,效率和功率随着背压的增大而减小,流量保持不变;初温改变对透平性能影响较小,效率变化范围在1 %以内;转速变化时,流量不变,效率先增大后减小,设计转速下效率最高。

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10. chinaXiv:201712.00106 [pdf]

叶身/端壁融合扩压叶栅气动性能实验与数值研究

伊卫林1; 李嘉宾2; 季路成2
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

摘要:已有的数值研究表明叶身/端壁融合设计能有效推迟、减弱或消除压气机角区分离,但实验数据缺乏。为了弥补这一不足,本文针对一42度折转角的NACA65扩压叶栅进行了吸力面叶身/端壁融合设计,并首次在低速平面叶栅风洞中进行了对比实验,证实了叶身/端壁融合扩压叶栅性能提升能力。基于实验结果,进一步校验了RNG-KE、SST等不同湍流模型的模拟精度,并基于SST模型结果揭示了叶身/端壁融合设计的作用机理。实验结果表明:叶身/端壁融合扩压叶栅能在设计攻角及正攻角下改进叶栅性能,提高总压损失系数7%-8%。数值结果表明:融合的加入重新组织了端区流场,避免了流体在叶栅后部吸力面角区内的过度堆积而发生的强三维分离,有效缓解了原型叶栅高损失流动。

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