旋流燃烧室内湍流流动的PIV实验研究

建立了微型燃气轮机旋流燃烧室实验台．采用二维粒子图像测速技术(PIV)测量了旋流燃烧室火焰筒内冷态速度场．旋流燃烧室主要由3个旋流器和1个侧壁开有测试视窗的圆筒段组成．在空气流量为0．114m^3／s的工况下，得到了燃烧室火焰筒内气体时均切向速度分布及旋流燃烧室火焰筒中心截面和不同轴向横截面位置的速度矢量分布图．实验结果及其分析为旋流燃烧室的数值模拟计算和进一步的实验研究提供了基础．     

偏心率对双层搅拌桨偏心搅拌槽内流场的影响

偏心搅拌大都集中在对单层桨叶搅拌槽的研究,对双层的研究很少且集中在数值模拟研究,文章利用粒子图像 测速技术对轴偏心搅拌釜内流场进行实验研究。分析了不同偏心率对搅拌槽内宏观流场的影响,探讨了桨间轴向位置 处无因次化径向和轴向速度的分布。结果表明：搅拌槽内的速度最大值并不是随着偏心距的增大而增大;当偏心率e分 别为0.1和0.2时,可以提高径向速度的分布区间;当偏心率e>0.2时,内部存在一些漩涡导致速度波动比较大,这种流 体趋势并不有利于筒体内部流体的混合。研究结果对双层桨偏心搅拌器的设计具有指导意义。     

搅拌釜内双层改进型INTER-MIG桨流场实验研究

为得到双层INTER-MIG桨搅拌釜内流场特征,文章采用粒子图像测速技术(PIV)对直径为430 mm的双层改进 型INTER-MIG桨搅拌槽内流场进行了实验研究。分析了搅拌转速、相位角及轴向位置对搅拌槽内流场分布的影响。结 果表明：整个流场表现出较强轴流特性,底桨右端形成一个漩涡;转速增加引起桨叶附近湍动增强,但整体流型变化不 大;当r/R <0.48时,桨叶间轴流效果显著,有利于釜底流体向上抬升,增强整体混合效果;当r/R>0.48时,桨叶右端在 近壁面处会形成上下2股流动流体,有助于形成局部区域循环。实验结果可为工业搅拌过程提供工艺参考。     

柱状曲面容器内粒子图像测速中径向畸变校正方法

针对粒子图像测速（PIV）中速度矢量由于折射率引起的光学畸变进行了系统校正研究，提出了一种用于柱状曲面容器内PIV测量的径向光学畸变校正方法。并应用于泰勒一库埃特流测量的校正。     

轴向流吸附塔流场数值模拟与进口分布器优化

针对某糖厂烟道气变压吸附塔内气体分布不均的问题,采用计算流体动力学CFD相关软件对其流场进行数值模拟,重点对 进口区（进口管到吸附剂之间的区域）进行流场优化。通过对原始板式分布器流场模拟,发现吸附塔中心区域速度较大,导致进口区末端截面的轴向和径向速度 分布不均,同时也有一定的漩涡。比较板式分布器在不同倾角下的布气效果,发现当板式分布器的倾角在25°～40°有较好的布气效果;比较4种板式分布器,即原 始分布器（Ⅰ）、中间挡板不开孔的分布器（Ⅱ）、中间挡板改为小孔的分布器（Ⅲ）及原始分布器中间加挡板（Ⅳ）的布气效果,结果发现中间挡板不开孔的 分布器和中间挡板改为小孔的分布器的布气效果都优于原始分布器,其中中间挡板改为小孔的分布器的布气效果最好。通过对吸附塔进口区分布器结构优化,明 显提高了吸附塔内流体的分布均匀度。     

2斜叶 框式组合桨釜内流场实验研究

为将2斜叶 框式组合桨高效应用于实际工程，课题组以不同质量分数的甘油 水溶液为搅拌介质，通过粒子图像测速技术（PIV）对该改进型框式组合桨搅拌釜内的流动特性进行实验研究，分析了桨间距、顶桨直径和搅拌介质黏度变化对釜内流场产生的影响。研究结果表明：随着桨间距的增加，2桨叶间流体的循环效果先增强后减弱，桨间距C2=052H时2桨叶配合最佳；顶桨直径D1=250 mm时形成2个涡合能力较好的涡流，此时釜内流体的整体混合情况较好；随着黏度的增大，2桨叶间扰动增强，整个搅拌釜内速度分布变得更加均匀，表明改进型框式组合桨更适用于黏度较高的溶液中。研究结果可为2斜叶 框式组合桨在聚酯合成工业实际工程生产中提供相关参考。     

微空心阴极放电的计算机模拟

给出了圆筒形微空心阴极氦气放电的三维、时域、自恰流体方程组(粒子连续性方程、电子能量平衡方程和泊松方程)及其稳态的差分方程组和合理的边界条件,并利用计算机模拟计算,得出了放电稳态时形成的粒子密度、电子平均能量、电位等值线和电场分布图。结果表明在放电过程中存在明显的阴极位降区和负辉区,空心阴极效应明显,存在高能电子以及放电空间中以径向电场为主。并对计算结果进行讨论,为微空心阴极放电器件提供了理论依据。     

粒子群优化算法中的分步式策略

为了解决粒子群优化算法(PSO)在处理高维多极值问题时容易陷入局部最优而早熟的问题,提出了分步式学习策略和分步式评价策略。前者让粒子每次升级只向某一个榜样学习,使粒子能在更有潜力的区域搜索;并简化了其升级规则,使粒子的搜索行为更易被控制。后者对粒子的位置矢量逐维进行评价,使粒子向目标最优位置稳步前进;并通过对维之间的关系的检测,解决了维不可分解的问题。实验证明,新算法具有很好的收敛速度和抗早熟能力。     

冲积层砾石颗粒形态特征及其堆积特性

砾石颗粒的二维形态特征与颗粒堆积力学特性之间具有显著的关联性.以河流冲积层2-50mm的圆砾石粒径组为主要对象,利用数字图像技术,通过对大样本圆砾颗粒的形态特征分析,选取轴向系数为圆砾的形状特征参数,建立二维圆砾椭圆模型数据库,提出圆砾颗粒的二维椭圆模型构建方法,进而通过PFC~(2D)堆积试验分析了单粒组圆砾料的堆积特性,得出以下结论:(1)圆砾石整体形态特征与标准圆在整体上差异较小,无显著棱角性和不规则性;(2)基于变异系数表征了形态参数对于颗粒形状的敏感程度,选取轴向系数评定颗粒二维形态特征参数;(3)砾石粒径组粒径越小,棱角性越明显,形状越不规则,孔隙率越大.     

基于湍流自旋理论的二维方腔旋转流动的数值模拟

基于湍流自旋理论对旋转方腔内不可压流体的流动进行了二维数值模拟,用有限容积法在交叉网格上对控制方程进行离散,采用SIMPLEC算法进行计算,对流项的离散方面采用了延迟修正的QUICK格式,最后采用二维的TDMA算法进行迭代求解,并对边界条件处理采用了Block块技术.同时与经典理论即Navier-Stokes（N-S）方程的模拟情况做了比较.得出下列结论：N-S方程表明方腔旋转时内部流体只会作刚体旋转;而自旋模型表明该类流动具有不平凡性和不稳定性：即流体的内聚力不足以使流体跟随固体边界作刚体运动,旋转边界必然在流体中诱导出小尺度耗散涡旋,这些小尺度涡旋在固壁附近组织出正负相间的拓扑缺陷（涡旋场强）,这一流体定向奇性会与速度场耦合,并容易形成复杂的大尺度的涡旋运动.     

NACA4415翼型失速特性的二维数值研究

本文利用CFD软件对NACA 4415翼型的失速特性进行二维数值研究,计算了来流攻角分别为-4度、0度、6度、14度、16度时翼型周围流场的速度分布和压力分布,并与二维P IV实验图片对比,掌握了NACA 4415翼型的失速特性,为加小翼风轮的三维动态数值模拟和P IV实验奠定基础和做出预测.     

球面动压滑动轴承的承载量分析

本文主要对球面动压滑动轴承的润滑机理进行分析,由球坐标系统建立二维流动的雷诺方程及考虑径向和轴向两项偏心半后建立的油膜厚度方程,联立求解上述两方程,最后获得油膜的压力分布曲线,并对其承载量的特点进行了分析计算。     

論复合場电子回旋脉塞中的动量矩效应

本文详细地论证了复合场电子回旋脉塞角向群聚中的动量矩效应。文中指出,可以利用动量矩效应作为一种提高注波互作用效率的新方法。     

基于大涡模拟方法的旋流过滤器内流场数值模拟

旋流过滤器在设计改进过程中,缺少对旋流过滤器和传统旋流器内流场的对比分析,且多孔介质阻力对流场影响的研究也较少,针对这一问题,文章选用大涡模拟( LES)方法对传统旋流器和不同多孔介质阻力下的旋流过滤器流场进行了数值模拟。得到了不同多孔介质阻力对旋流过滤器的轴向速度、切向速度、径向速度、静压、涡量及Q值的影响规律,并与传统旋流器内流场进行对比,获得了旋流过滤器流场内丰富的流动信息。结果表明与传统旋流器相比,旋流过滤器最大切向速度和压降减小;随多孔介质区域阻力的减小,最大切向速度和压降也随之减小。旋流过滤器减弱了旋流强度,增加了过滤能力,其内流场受多孔介质区域阻力影响较大。     

任意旋成面叶栅C类气动杂交命题周角函数型变分有限元解

本文给出了任意旋成面叶栅C类气动杂交命题的周角函数型变分有限元解法。研制了相应的程序,成功地计算了轴流式与离心式叶栅的算例。对于给定的叶片设计厚度分布和吸力面上的设计压力(或速度)分布,应用本文的计算方法可直接解出满足设计要求的叶型型线以及流动特性参数分布。     

宽窄扩压器失速机理模拟分析

针对扩压器在小流量下失速的现象,利用FLUENT对单扩压器模型进行了数值模拟,分别对扩压器的稳定状态 和失速状态进行了分析。在稳定状态下,扩压器进口的气体给定均匀、周向射流尾迹分布及轴向线性分布,结果表明轴 向不均分布影响较大;而在失速状态下,模拟了失速的发展过程,并分析结构参数对失速的影响,重点讨论了扩压器宽度 的影响。结果表明,不同宽度的扩压器存在不同的失速机理。     

水中有限长功能梯度材料圆柱壳声辐射研究

研究了径向简谐集中力激励下的水中功能梯度复合材料有限长圆柱壳的振动和声辐射问题。从有限长功能梯度材料振动方程出发，利用模态叠加法，推导出了圆柱壳在径向集中力激励下，平面振动平均振速和声辐射效率表达式。通过数值仿真计算了不同梯度指数下圆柱壳的平均振速、辐射功率和辐射效率。为功能梯度材料圆柱壳声辐射的研究提供了一种有效方法。