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热扩散效应在热声分离中的作用机理

工程热物理学报 2012年第5期33卷 823-827页

作者：柯汉兵何雅玲西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程教育部重点实验室陕西西安710049

在充满二元混合气体的声波谐振管中,振荡的气体会在径向上建立振荡的温度梯度,径向的温度梯度会引起两种组分的分子沿着不同方向进行扩散,在这种热扩散效应和热声效应的共同作用下,声波能够把混合气体中的两种组分分别带向谐振腔的速度... 详细信息

在充满二元混合气体的声波谐振管中,振荡的气体会在径向上建立振荡的温度梯度,径向的温度梯度会引起两种组分的分子沿着不同方向进行扩散,在这种热扩散效应和热声效应的共同作用下,声波能够把混合气体中的两种组分分别带向谐振腔的速度节点和压力节点,使得混合气体在声波传播方向上逐渐分离。为了研究热声分离过程的机理,本文对一个半波长的声波谐振管进行了二维的建模,并基于可压缩的SIMPLE算法,通过求解He-Ar混合气体的速度场、温度场和一种组分的浓度场,对谐振腔内的传热传质过程进行了详细的数值模拟研究。数值模拟结果与文献的理论计算值进行了比较,结果符合良好。随后,通过研究一个周期内径向上的温度、速度和Ar的摩尔分数分布,揭示了径向上的热扩散过程,以及中间气体与边界层内气体之间的热质交换过程,完整地解释了热声分离过程的发生机理。

关键词：热声分离热扩散效应数值模拟混合工质

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谐振管中混合工质的热声分离效应

工程热物理学报 2010年第2期31卷 209-212页

作者：柯汉兵刘迎文何雅玲西安交通大学能源与动力工程学院动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049

本文在可压缩SIMPLE算法的基础上,基于先求解二维热声谐振腔内的速度场和温度场,然后利用求出的速度和温度值求解组分浓度场的思路,对混合工质的热声分离现象进行了数值研究。研究结果表明:在热声效应和热扩散效应共同作用下,声波能够... 详细信息

本文在可压缩SIMPLE算法的基础上,基于先求解二维热声谐振腔内的速度场和温度场,然后利用求出的速度和温度值求解组分浓度场的思路,对混合工质的热声分离现象进行了数值研究。研究结果表明:在热声效应和热扩散效应共同作用下,声波能够将混合物中的两种气体分别泵向谐振腔的压力腹点和节点,使得混合气体在声波传播方向上逐渐分离。另外,通过考察5种不同管径下谐振管内径向浓度的变化规律,详细研究了浓度边界层在径向上的影响范围以及不同管径下的分离效率,并提出最佳管径应为16倍浓度渗透深度左右。

关键词：热声分离数值模拟热扩散混合工质

基于经验模态分解的粒子图像测速流场重构研究

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西安交通大学学报 2021年第1期55卷 162-169页

作者：王晓宇贺静柯汉兵林梅西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 武汉第二船舶设计研究所武汉430205

为了消除PIV流场数据中的错误数据并降低误差,利用经验模态分解将PIV流场数据分解为多个本征模态分量,对波形异常的本征模态分量进行滤波处理,并将处理后的本征模态分量与其他波形平滑正常的本征模态分量进行反向叠加,有效实现了流场数... 详细信息

为了消除PIV流场数据中的错误数据并降低误差,利用经验模态分解将PIV流场数据分解为多个本征模态分量,对波形异常的本征模态分量进行滤波处理,并将处理后的本征模态分量与其他波形平滑正常的本征模态分量进行反向叠加,有效实现了流场数据的重构和错误数据的消除。当分解得到的本征模态分量较多且错误数据集中在某一个本征模态分量时,可以通过求解各个本征模态分量与原始流场数据的相关系数,将与原始流场数据相关的本征模态分量进行反向叠加重构并摒弃与原始流场数据不相关的本征模态分量,实现错误数据的直接消除。利用本方法分别对2个人为添加误差为1.7%和3.3%的标准模拟流场进行了处理,处理后的流场数据误差分别为0.002%和0.18%。采用该方法对某实验的原始流场数据进行处理,结果表明错误数据得到了有效消除,流场特性更加清晰准确。本研究可为减小变化缓和的流场数据的误差提供一定的指导。

关键词：粒子图像测速经验模态分解本征模态分量相关系数

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基于经验模态分解的PIV流场重构研究

西安交通大学学报 2021年

作者：王晓宇贺静柯汉兵林梅西安交通大学能源与动力工程学院武汉第二船舶设计研究所

为了消除PIV流场数据中的错误数据并降低误差，利用经验模态分解将PIV流场数据分解为多个本征模态分量，对波形异常的本征模态分量进行滤波处理，并将处理后的本征模态分量与其他波形平滑正常的本征模态分量进行反向叠加，有效实现了流... 详细信息

为了消除PIV流场数据中的错误数据并降低误差，利用经验模态分解将PIV流场数据分解为多个本征模态分量，对波形异常的本征模态分量进行滤波处理，并将处理后的本征模态分量与其他波形平滑正常的本征模态分量进行反向叠加，有效实现了流场数据的重构和错误数据的消除。当分解得到的本征模态分量较多且错误数据集中在某一个本征模态分量时，可以通过求解各个本征模态分量与原始流场数据的相关系数，将与原始流场数据相关的本征模态分量进行反向叠加重构并摒弃与原始流场数据不相关的本征模态分量，实现错误数据的直接消除。利用本方法分别对两个人为添加误差为1.7%和3.3%的标准模拟流场进行了处理，处理后的流场数据误差分别为0.002%和0.18%。采用该方法对某实验的原始流场数据进行处理，结果表明错误数据得到了有效消除，流场特性更加清晰准确。本研究为减小变化缓和的流场数据的误差提供了一定的指导。

关键词：粒子图像测速经验模态分解本征模态分量错误矢量相关系数

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轮缘推进电机推力轴承水润滑性能分析

润滑与密封 2023年第11期48卷 135-141页

作者：何涛解忠良焦见杨康代路马灿郑召利吴牧云柯汉兵热能动力技术重点实验室湖北武汉430205 武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430205 西北工业大学工程力学系陕西西安710072 西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071

轮缘推进电机采用海水润滑,由于海水黏度低,难以建立有效的动压润滑效应。同时随着轮缘推进器的推进功率不断提升,其传递的推力也显著升高。这些问题以及需求对轮缘推进器推力轴承的润滑性能提出了新的挑战。提出一种满足轮缘推进电机... 详细信息

轮缘推进电机采用海水润滑,由于海水黏度低,难以建立有效的动压润滑效应。同时随着轮缘推进器的推进功率不断提升,其传递的推力也显著升高。这些问题以及需求对轮缘推进器推力轴承的润滑性能提出了新的挑战。提出一种满足轮缘推进电机推进需求的推力轴承设计方案,结合流体动力润滑理论,建立水润滑推力轴承流体动力学模型,基于有限单元法计算了推力轴承的压力分布和最大温度分布,以及雷诺数和摩擦功耗的变化规律。结果表明:该轮缘推进电机推力轴承的压力集中分布在轴瓦中间部分,并随轴瓦倾角和膜厚而变化;温度分布随转速基本保持不变;高速情况下雷诺数大幅降低;摩擦功耗随转速持续增加。

关键词：轮缘推进电机水润滑推力轴承润滑性能承载性能

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三叶孔板强化换热性能及机理分析

化工进展 2017年第2期36卷 465-472页

作者：魏志国李华峰柯汉兵张克龙武汉第二船舶设计研究所热能动力技术重点实验室湖北武汉430205

三叶孔板是以纵向流形式强化管壳式换热器性能的一种典型支撑板结构,具有附加阻力小和能够降低管束流激振动等诸多优势。为了分析三叶孔板对管壳式换热器壳程传热性能的强化效果和机理,本文依据周期性和对称性特征构建了不同孔高的换热... 详细信息

三叶孔板是以纵向流形式强化管壳式换热器性能的一种典型支撑板结构,具有附加阻力小和能够降低管束流激振动等诸多优势。为了分析三叶孔板对管壳式换热器壳程传热性能的强化效果和机理,本文依据周期性和对称性特征构建了不同孔高的换热器单元流道模型,采用重整化群k-ε湍流模型和SIMPLE耦合算法分析其壳程流场分布特征并评估其综合换热性能。结果表明,三叶孔板换热器Nu数和阻力系数较无孔板管壳式换热器均有所增加,相对Nu数(Nu/Nu_0)和相对阻力系数(f/f_0)随孔高H增大而减小,性能评价指标(performance evaluation indicators,PEC)随孔高H增大而增大。与无孔板管壳式换热器相比,三叶孔板换热器壳程纵向各处场协同角β较小而纵向涡强度?_x较大,因此场协同性的改善和纵向涡强度的提高是三叶孔板强化换热的原因。

关键词：三叶孔板强化换热综合性能机理分析

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高速摩擦过程中热量产生及耗散机理研究

工程热物理学报 2020年第11期41卷 2807-2812页

作者：陈凯王秋旺林原胜赵旭峰肖颀柯汉兵武汉市第二船舶设计研究所武汉430205 西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室西安710049

高速摩擦过程中界面会出现局部高温、结构破坏等现象,从而导致摩擦体系的失效,造成巨大的损失。由于摩擦界面的封闭性,界面温度变化很难得到研究,界面的热传输机理尚不完全清楚。基于以上情况,本文围绕高速摩擦过程展开了深入研究,建立... 详细信息

高速摩擦过程中界面会出现局部高温、结构破坏等现象,从而导致摩擦体系的失效,造成巨大的损失。由于摩擦界面的封闭性,界面温度变化很难得到研究,界面的热传输机理尚不完全清楚。基于以上情况,本文围绕高速摩擦过程展开了深入研究,建立高速摩擦过程的分子动力学模型,从微观能量转换的角度分析了摩擦热的产生机理,研究了摩擦热在材料内部的分布情况,求解得到摩擦热分布的表达式,建立了更精确的摩擦热耗散模型。

关键词：界面摩擦摩擦热耗散热影响半径分子动力学

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多级离心式压缩机并机启停优化及热回收分析

热能动力工程 2020年第7期35卷 159-167页

作者：方兴李星星柯汉兵徐会金衢州学院浙江省空气动力装备技术重点实验室浙江衢州324000 中核武汉核电运行技术股份有限公司湖北武汉430223 热能动力技术重点实验室湖北武汉430205 上海交通大学中英国际低碳学院上海200240

为了实现大功率压缩机组运行的节能降耗,从压缩机启停控制角度提出了一种多级离心式压缩机优化并机启停方法。通过建立功耗及级间换热模型,对多级离心式压缩机的并机运行能耗及各级能耗进行了仿真模拟,得到了并机调节最低能耗理论下的... 详细信息

为了实现大功率压缩机组运行的节能降耗,从压缩机启停控制角度提出了一种多级离心式压缩机优化并机启停方法。通过建立功耗及级间换热模型,对多级离心式压缩机的并机运行能耗及各级能耗进行了仿真模拟,得到了并机调节最低能耗理论下的启停调节方式,并对该控制策略下的热回收进行计算分析。结果表明:离心式多级压缩机并联运行时,通过优化启停运行,余热回收相应下降,但压缩机电耗显著降低,较传统调节可以获得更好的节能效果。

关键词：离心式压缩机并机系统节能优化控制

表面改性钛合金与增强型聚四氟乙烯在海水中的摩擦学行为

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机械科学与技术 2016年第4期35卷 646-651页

作者：王嘉平刘道新柯汉兵项定根柳勇代路张晓化西北工业大学航空学院西安710072 武汉第二船舶设计研究所蒸汽动力系统实验室武汉430064

为改善海水环境中钛合金与增强型聚四氟乙烯摩擦副对磨时的摩擦学性能,采用离子渗氮、微弧氧化技术对Ti6Al4V钛合金表面进行改性处理。对比研究了Ti6Al4V合金基材与改性层在模拟海水环境中分别与两种增强型聚四氟乙烯配副材料对磨的摩... 详细信息

为改善海水环境中钛合金与增强型聚四氟乙烯摩擦副对磨时的摩擦学性能,采用离子渗氮、微弧氧化技术对Ti6Al4V钛合金表面进行改性处理。对比研究了Ti6Al4V合金基材与改性层在模拟海水环境中分别与两种增强型聚四氟乙烯配副材料对磨的摩擦学行为。结果表明:在海水介质环境中,Ti6Al4V钛合金及其表面渗氮、微弧氧化处理试样与两种增强型聚四氟乙烯配副对磨时摩擦系数均较低;Ti6Al4V钛合金基体不耐磨,且造成两种增强型聚四氟乙烯配副的严重磨损。上述两种表面处理均有效改善了钛合金表面的耐磨性能,其中表面离子渗氮处理钛合金耐磨性能更优,同时降低了增强型聚四氟乙烯配副的磨损程度,而微弧氧化处理则使增强型聚四氟乙烯配副的磨损加重。相同试验条件下,玻璃纤维增强聚四氟乙烯比锡青铜增强聚四氟乙烯的耐磨性能优。采用离子渗氮钛合金与玻璃纤维增强聚四氟乙烯组成配副材料应用于海水环境中服役的水压传动摩擦学元件有明显的优势。

关键词： Ti6Al4V 离子渗氮微弧氧化增强型聚四氟乙烯摩擦磨损