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壁面温度对斜爆震发动机进气道流动特性影响的数值研究

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推进技术 2021年第4期42卷 950-960页

作者：杜磊孙波代春良卓长飞南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为研究壁面温度条件对层流、转捩、湍流状态下斜爆震发动机进气道流场结构、流场参数的影响,选取Ma10级、具有曲面压缩段的斜爆震发动机进气道为研究对象进行数值模拟,对进气道壁面附近激波诱导分离区、热边界层的变化进行了深入探讨。... 详细信息

为研究壁面温度条件对层流、转捩、湍流状态下斜爆震发动机进气道流场结构、流场参数的影响,选取Ma10级、具有曲面压缩段的斜爆震发动机进气道为研究对象进行数值模拟,对进气道壁面附近激波诱导分离区、热边界层的变化进行了深入探讨。数值模拟结果表明,进气道肩部圆弧过渡段出现的再层流化现象,壁面冷却对其起抑制作用,绝热壁面条件下再层流化程度最为严重。壁面温度的增加有利于延缓流动转捩,同时也导致了分离区尺寸的增加以及转捩、湍流状态下分离区主体位置逐渐前移,进气道内通道的转捩为分离诱导转捩,转捩位置主要受到分离点位置的影响,整体表现为壁面温度增加转捩位置前移。进气道出口顶板侧热边界层厚度随着壁面温度的增加逐渐变厚,转捩状态下热边界层厚度变化可达5%,温度峰值也随着壁面温度的增加逐渐增加,且峰值位置逐渐靠近壁面。壁面温度条件相同时,层流状态下热流、热边界层厚度均较小。转捩、湍流状态下进气道出口顶板侧热边界层较厚,约为层流状态3倍,同时转捩、湍流状态下热边界层厚度相差可达2%。

关键词：斜爆震发动机进气道壁面温度分离区热边界层数值模拟

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壁面温度条件对边界层转捩预测的影响

航空学报 2013年第10期34卷 2249-2255页

作者：孔维萱阎超赵瑞北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

边界层的转捩预测是高超声速飞行器气动力和热防护设计的关键问题之一。基于此,研究了壁面温度条件对采用转捩模式预测边界层转捩的影响,对k-ω-γ转捩模式的时间尺度和间歇因子生成项进行了修正。在非湍流脉动概念所模化的不稳定扰动... 详细信息

边界层的转捩预测是高超声速飞行器气动力和热防护设计的关键问题之一。基于此,研究了壁面温度条件对采用转捩模式预测边界层转捩的影响,对k-ω-γ转捩模式的时间尺度和间歇因子生成项进行了修正。在非湍流脉动概念所模化的不稳定扰动时间尺度中,考虑了壁面温度条件对流动转捩的影响,引入壁面冷却对不稳定扰动最大增长率、临界雷诺数等量的模化。采用修正后的k-ω-γ转捩模式计算高超声速小球头锥零迎角流动转捩问题,通过与稳定性分析和原始k-ω-γ转捩模式计算结果的对比,发现改进后的模式在绝热和等温两种壁温条件下,能够较为准确地模拟第一模态和第二模态的不稳定频率、最大增长率,并能正确预测转捩位置。

关键词：壁面温度转捩模式边界层流动转捩高超声速流动

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壁面温度对柴油喷雾碰壁质量分布的影响

内燃机学报 2019年第2期37卷 130-138页

作者：杜巍侯金赤安一峰北京理工大学机械与车辆学院北京100081 中国舰船研究设计中心湖北武汉430061

基于AVLFIRE软件建立柴油喷雾及碰壁仿真计算模型,以定容燃烧弹中喷雾碰壁试验得出的数据为基础对模型进行标定与校核,然后对不同壁面温度条件下的喷雾碰壁特性进行仿真计算,得出了不同壁面温度时燃油的气相、液相和附壁油膜质量随时间... 详细信息

基于AVLFIRE软件建立柴油喷雾及碰壁仿真计算模型,以定容燃烧弹中喷雾碰壁试验得出的数据为基础对模型进行标定与校核,然后对不同壁面温度条件下的喷雾碰壁特性进行仿真计算,得出了不同壁面温度时燃油的气相、液相和附壁油膜质量随时间的变化规律.结果表明:喷雾碰壁之前,液相质量随时间的增加而增加,碰壁之后,液相质量随时间的增加而减少;壁面温度对空间液相质量的分布及其随时间的变化规律影响不大;随着壁面温度升高,喷油结束之前气相质量随时间增加的速率稍有增加,而喷油结束之后气相质量随时间增加的速率明显增加,附壁油膜达到最大质量的变化速率降低,达到最大质量后,附壁油膜随时间减小的速率增加.

关键词：柴油喷雾碰壁壁面温度液相气相附壁油膜

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壁面温度在多参数下对平板边界层的影响研究

应用力学学报 2020年第2期37卷 755-760,I0021页

作者：张明辉卓旺旺王广忠山东科技大学机械电子工程学院青岛266000

为了得到壁面温度在不同来流速度、不同湍流强度条件下对边界层转捩与减阻的影响规律,本文采用Transitionk-kl-ω模型对低来流速度下无压力梯度的光滑平板进行了数值模拟。结果表明,随着来流速度的升高,壁温升高所起到的减阻效果更好,... 详细信息

为了得到壁面温度在不同来流速度、不同湍流强度条件下对边界层转捩与减阻的影响规律,本文采用Transitionk-kl-ω模型对低来流速度下无压力梯度的光滑平板进行了数值模拟。结果表明,随着来流速度的升高,壁温升高所起到的减阻效果更好,即高来流速度对壁面温度更为敏感。当来流处于中高湍流强度下时,壁温升高能起到推迟转捩的作用,且随着湍流强度的升高,转捩推迟的效果越好,但减阻效果正好相反;当来流处于低湍流强度下时,壁温升高会使得转捩提前发生。壁温升高抑制了边界层内流体的脉动程度,使得层流的稳态不易被破坏,流动更加稳定;同时,壁温升高使得边界层内流体的速度梯度减小,从而降低了壁面摩擦系数,故壁温升高能起到推迟边界层转捩与减阻的作用。

关键词：壁面温度转捩减阻平板边界层湍流强度

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瞬态工况壁面温度对燃烧噪声的影响

机械工程学报 2006年第1期42卷 111-116页

作者：卫海桥舒歌群韩睿梁兴雨天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

研究了直喷式柴油机瞬态工况壁面温度对燃烧噪声的影响机理。开展内燃机瞬态工况测试技术和测试方法研究,通过对瞬态与稳态过程的壁面温度差异的研究分析,从气体动力载荷和高频压力振荡两方面分析研究瞬态噪声与稳态噪声产生差异的机理... 详细信息

研究了直喷式柴油机瞬态工况壁面温度对燃烧噪声的影响机理。开展内燃机瞬态工况测试技术和测试方法研究,通过对瞬态与稳态过程的壁面温度差异的研究分析,从气体动力载荷和高频压力振荡两方面分析研究瞬态噪声与稳态噪声产生差异的机理。瞬态工况壁面温度高于同负荷同转速的稳态工况。壁面温度的差异导致两种工况下滞燃期的改变,影响燃烧压力和缸内压力升高率以及压力高频振荡的频率和幅值。结果表明,瞬态与稳态工况壁面温度的差异影响到动力载荷与压力高频振荡,是两种工况下燃烧噪声产生差异的主要二级影响因素之一。

关键词：直喷式柴油机壁面温度瞬态工况燃烧噪声

壁面温度和撞壁距离对柴油喷雾燃烧特性的影响

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燃烧科学与技术 2023年第4期29卷 373-380页

作者：杨灿李庆旗龚涛成晓北王英达华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074 东风商用车技术中心武汉430074

根据撞壁距离L与自由喷雾液相贯穿距L_(liquid)之比,将喷雾撞壁模式分为严重湿壁、轻微湿壁、临界湿壁、未湿壁.通过高温高压定容弹试验和OpenFOAM仿真,研究了高、低壁温条件下,4种喷雾撞壁模式对着火特性、火焰发展特性以及燃油分布特... 详细信息

根据撞壁距离L与自由喷雾液相贯穿距L_(liquid)之比,将喷雾撞壁模式分为严重湿壁、轻微湿壁、临界湿壁、未湿壁.通过高温高压定容弹试验和OpenFOAM仿真,研究了高、低壁温条件下,4种喷雾撞壁模式对着火特性、火焰发展特性以及燃油分布特性的影响.结果表明:提高壁面温度可以促进喷雾着火及燃烧过程,且其促进作用随L/L_(liquid)增大而减小;高壁温条件下,一定程度的喷雾撞壁有利于油气混合和燃烧,低壁温条件下则相反.

关键词：壁面温度撞壁距离燃烧特性定容弹 OpenFOAM

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流动沸腾条件下微通道壁面温度的红外特征

光学精密工程 2012年第3期20卷 506-513页

作者：马虎根凃文静谢荣建白健美上海理工大学热工程研究所上海200093

设计并搭建了沸腾换热试验台,采用TH5104红外热像仪测量微通道壁面温度来研究混合制冷工质在微通道内的沸腾换热特性。测量试件是一外径为1.22mm,内径为0.86mm,长为200mm的不锈钢单圆管。实验利用红外热像仪测量并记录下质量流量为1 726... 详细信息

设计并搭建了沸腾换热试验台,采用TH5104红外热像仪测量微通道壁面温度来研究混合制冷工质在微通道内的沸腾换热特性。测量试件是一外径为1.22mm,内径为0.86mm,长为200mm的不锈钢单圆管。实验利用红外热像仪测量并记录下质量流量为1 726～8 635kg/m2.s,热流密度为65～231kW/m2时壁面温度的变化情况。实验分析和讨论结果显示:微通道壁面的温度分布沿着轴向变化有明显的规律性;水平微尺度通道内流动沸腾过程中,试件前后段有较大的温差效应,温差的正负与热流密度的大小有关;壁面温度的变化与热流密度、管内工质的流型和换热形式关系密切,流型越复杂,壁面温度变化越剧烈。

关键词：红外测量温度测量微通道流动沸腾壁面温度

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排气管壁面温度对尿素水溶液雾化效果的影响

农业工程学报 2022年第14期38卷 21-26页

作者：杜慧勇杨自冬李可王站成李民徐斌河南科技大学车辆与交通工程学院洛阳471003 固安迪诺斯环保设备制造有限公司廊坊065500

为解决发动机排气管在排气温度较低时出现的尿素结晶问题,该研究从改进尿素水溶液(Urea Water Solution,UWS)雾化效果角度进行分析,搭建UWS喷射雾化试验台架,利用智能温控仪提供恒温壁面,利用高速摄像机记录UWS碰撞不同温度壁面的过程,... 详细信息

为解决发动机排气管在排气温度较低时出现的尿素结晶问题,该研究从改进尿素水溶液(Urea Water Solution,UWS)雾化效果角度进行分析,搭建UWS喷射雾化试验台架,利用智能温控仪提供恒温壁面,利用高速摄像机记录UWS碰撞不同温度壁面的过程,采用激光粒度仪探究UWS以30°入射角分别碰撞常温(20℃)、100、150和200℃温度壁面后,近壁面处液滴粒径随时间的变化趋势。结果表明:不同壁面温度条件下,液滴的索特平均直径(Sauter Mean Diameter,SMD)大小呈‘M’形分布,测试空间内的SMD整体变化趋势一致,随着壁面温度的升高,SMD逐渐减小。UWS与不同温度壁面碰撞的初期,常温(20℃)壁面的主射区液滴粒径在120~180μm,反射区液滴粒径在100~120μm;壁面温度为100℃时,主射区液滴粒径在120~140μm,反射区液滴粒径在90~110μm;壁面温度为150℃时,主射区液滴粒径在100~120μm,反射区液滴粒径在80~100μm,壁面温度为200℃时,主射区液滴粒径集中在50~70μm,反射区液滴粒径在30~50μm,随着时间的延长,液滴粒径逐渐减小,最后保持稳定。随着壁面温度的升高,测试空间内液滴粒径随时间延长而减小的速度增加,雾化效果更好,壁面残留物经历了由尿素水溶液到尿素晶体、再到熔融态尿素晶体、最后为少量白色粉尘(氰酸聚合物)4个阶段。UWS形成的壁面液膜随着壁面温度的升高逐渐减小,当壁面温度较高时则不会有液膜形成。研究结果可为解决排气管内尿素结晶问题提供理论依据。

关键词：柴油机雾化尿素水溶液粒径分布壁面温度激光粒度仪

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矢量喷管内燃气辐射与壁面温度的耦合计算

航空动力学报 2016年第3期31卷 581-587页

作者：廖华琳陈徐屹张小英南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国航空工业集团公司中国燃气涡轮研究院成都610500 华南理工大学电力学院广州510640 中山大学中法核工程与技术学院广东珠海519082

选取内、外调节片和隔热屏建立几何模型,基于封闭腔净辐射模型和壁面热平衡模型建立了燃气辐射与喷管壁面温度的耦合算法.波段为1~5μm的气体辐射采用窄波带模型计算,其他波段不考虑气体辐射,建立辐射净热流密度-有效辐射亮度-壁面温度... 详细信息

选取内、外调节片和隔热屏建立几何模型,基于封闭腔净辐射模型和壁面热平衡模型建立了燃气辐射与喷管壁面温度的耦合算法.波段为1~5μm的气体辐射采用窄波带模型计算,其他波段不考虑气体辐射,建立辐射净热流密度-有效辐射亮度-壁面温度的关联式求解燃气与壁面的辐射换热,采用牛顿-拉斐尔森迭代法求解壁面热平衡方程计算其温度.对某轴对称矢量喷管（偏转20°）,计算了喷管壁面的红外光谱辐射和辐射净热流密度,以及各部分结构的温度.作为验证,还计算了文献中某液体火箭发动机轴对称矢量喷管壁面的辐射净热流密度,与文献的结果进行对比一致性较好.研究表明：轴对称矢量喷管偏转段沿周向的辐射热流密度和温度差异很大,沿偏转方向部位壁面的温度和辐射热流密度都较低,偏转方向壁面的温度比相反方向大约低10%,辐射热流密度大约低50%.

关键词：矢量喷管燃气辐射壁面温度耦合计算数值研究