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超高速干气密封扰流效应及抑扰机制

航空学报 2019年第10期40卷 111-120页

作者：王衍胡琼肖业祥黄国庆朱妍慧葛云路江苏海洋大学机械与海洋工程学院连云港222005 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 清华大学能源与动力工程系北京100084

干气密封在高速时优异的动压性能使其应用范围从传统的压缩机、离心机等中高速设备逐渐扩大到航空发动机、(微型)燃气轮机等超高速设备中。基于实际超高速工况特点,对转速范围为10 000~120 000r/min时的干气密封性能进行了系统性仿真计... 详细信息

干气密封在高速时优异的动压性能使其应用范围从传统的压缩机、离心机等中高速设备逐渐扩大到航空发动机、(微型)燃气轮机等超高速设备中。基于实际超高速工况特点,对转速范围为10 000~120 000r/min时的干气密封性能进行了系统性仿真计算,结果发现:在一定几何参数和工况参数下,类似于气浮轴承的微振动现象,干气密封会出现疑似受气体压力波动流影响的开启力、泄漏量与转速非正相关变化的扰流现象,尤其在高压、大膜厚、小槽深时的扰流效应愈加显著;在转速持续增大过程中,干气密封微尺度流场会出现二次拐点现象,且一次拐点发生转速与设计参数有关,而二次拐点发生转速基本约为90 000r/min。同时结合导流织构的设计思路,进一步研究了超高速下干气密封槽底导流织构的驱动导流效应,结果表明:加设导流织构后,承载效果明显提高,拐点发生工况延后且压力波动区域被压缩。表明导流织构具有良好的抑制扰流、维持开启力与转速持续正相关的作用,在此基础上,进一步阐释了导流织构的抑扰机制,以期为突破干气密封在超高速工况下的应用壁垒提供新思路。

关键词：密封超高速导流织构扰流效应导流效应

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多维度微混合芯片设计与应用研究进展

材料研究与应用 2024年第4期18卷 509-521页

作者：罗永皓张伟业王志朱晓武陈兴驰董东东石河子大学化学化工学院/化工绿色过程兵团重点实验室新疆石河子832003 广东省科学院新材料研究所/现代材料表面工程技术国家工程实验室/广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110870 温州大学机电工程学院浙江温州325035

微尺度下的流体混合与传统宏观流体混合有显著不同,由于内壁摩擦力、粘滞阻力及表面张力等特性的影响被放大,微尺度流体混合展现出特殊规律。近年来,微混合芯片因混合效率高、液体接触面积大、输出通量高、可自动化控制及制造成本低廉... 详细信息

微尺度下的流体混合与传统宏观流体混合有显著不同,由于内壁摩擦力、粘滞阻力及表面张力等特性的影响被放大,微尺度流体混合展现出特殊规律。近年来,微混合芯片因混合效率高、液体接触面积大、输出通量高、可自动化控制及制造成本低廉的优势,在化工、材料及生物医学等领域中得到快速发展。由于微混合芯片的流道尺寸大多在毫米级别以下,有的甚至只有几微米到几十微米,因此流体粘度对流动的影响更加显著。流场中流速的扰动会因粘滞力而衰减,使得流体流动趋于稳定,微流道内流体的流动表现为层流状态,导致微流体内部扰流效应具有一定的困难性。因此,为实现微流体的充分混合,开发快速高效微流体混合器是基本前提,突破微小尺度流道内流体的层流界限,促进微通道中的全方位扰流以达到充分混合状态则是关键。以被动式微混合器的研究进展作为切入点,从芯片的设计维度出发,递进式地介绍了多维度微混合芯片设计的发展历程,总结了低维度到高维度的基本结构设计思路及功能的专一化。归纳了微混合技术在微化工领域、生物医药领域及新能源领域中应用和研究进展,并讨论了在其他领域中应用的可行性。微混合技术凭借广泛的应用场景,在未来将有巨大的发展潜力和应用空间。

关键词：微流体混合芯片微观混合扰流效应被动混合多维构型微化工生物医药新能源

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非光滑表面对汽车后视镜气动噪声的影响研究

汽车工程学报 2017年第3期7卷 157-166页

作者：范伟军陈涛石少亮湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

汽车高速行驶时的气动噪声对汽车的舒适性影响很大,后视镜后方涡流对车身的脉动压力直接影响气动噪声的形成,而非光滑表面结构的合理布置能够对涡流起到一定的控制作用。采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)中的RANS与... 详细信息

汽车高速行驶时的气动噪声对汽车的舒适性影响很大,后视镜后方涡流对车身的脉动压力直接影响气动噪声的形成,而非光滑表面结构的合理布置能够对涡流起到一定的控制作用。采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)中的RANS与分离涡模拟(Detached Eddy Simulation,DES)对长方体模型进行气动噪声数值仿真,并将其结果与试验结果对比,评估仿真方法对气动噪声预测的准确度。将凹坑型非光滑单元体布置在侧窗全连接、侧窗半连接、门外板连接三种不同基座造型的后视镜表面进行仿真计算。对比分析非光滑表面对流动状态、涡流结构及侧窗监测点声压级频谱的影响,探讨非光滑结构的扰流效应对后视镜区域流场形成的控制作用及其气动降噪效果,为有效控制后视镜区域流场结构,抑制涡激振动,改善乘员舱舒适性提供参考。

关键词：非光滑表面分离涡模拟基座造型扰流效应气动降噪

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侧风下的汽车非光滑表面后视镜气动降噪研究

噪声与振动控制 2017年第5期37卷 103-108,131页

作者：范伟军陈涛石少亮湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

汽车高速行驶时的气动噪声严重影响汽车乘坐舒适性,研究表明仿生凹坑非光滑表面的扰流效应具有气动降噪的作用。通过以汽车行驶时常见的侧风工况为研究点,在后视镜边缘布置仿生凹坑非光滑单元结构,研究侧风对非光滑表面气动降噪效果的... 详细信息

汽车高速行驶时的气动噪声严重影响汽车乘坐舒适性,研究表明仿生凹坑非光滑表面的扰流效应具有气动降噪的作用。通过以汽车行驶时常见的侧风工况为研究点,在后视镜边缘布置仿生凹坑非光滑单元结构,研究侧风对非光滑表面气动降噪效果的扰动。采用分离涡模拟(Detached eddy simulation,DES)与计算气动声学(Computational aeroacoutics,CAA)相结合的方法,在无侧风与侧风工况下进行数值模拟得到监测点声压级频谱。通过对比定常分析中A柱后视镜区域流动特征,压力云图,并结合侧窗区域监测点的声压级频谱图,探讨非光滑表面在侧风下对流场控制及气动降噪中的作用。研究结果表明侧风对非光滑表面后视镜气动降噪效果存在较大影响,并且在侧风下背风侧时非光滑表面的降噪效果最好。

关键词：声学非光滑表面扰流效应气动降噪分离涡模拟计算气动声学