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基于特斯拉阀的黏滞阻尼器减震性能研究

世界地震工程 2024年第3期40卷 167-175页

作者：孙彤赵广晋张皓孙丽沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168

针对一种基于特斯拉阀单向流通性的新型黏滞阻尼器,利用MTS landmark电液伺服试验系统对单双阀两种工况的阻尼器进行多振幅多频率循环加载;基于流体在特斯拉阀内的沿程损失建立理论模型,用MATLAB软件对新型阻尼器及传统孔隙式黏滞阻尼... 详细信息

针对一种基于特斯拉阀单向流通性的新型黏滞阻尼器,利用MTS landmark电液伺服试验系统对单双阀两种工况的阻尼器进行多振幅多频率循环加载;基于流体在特斯拉阀内的沿程损失建立理论模型,用MATLAB软件对新型阻尼器及传统孔隙式黏滞阻尼器进行仿真分析,分组讨论新型阻尼器的耗能减震性能。试验及仿真结果表明:新型阻尼器是一种无刚度的速度相关型阻尼器,试验值与仿真值基本吻合,较传统阻尼器减震性能突出;单阀阻尼器其性能受流体速度影响存在适用局限性,可通过调整阀门组数以调节阻尼器耗能性能。

关键词：黏滞阻尼器特斯拉阀单向阀耗能 MTS

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关于特斯拉阀的科普展品设计

科技视界 2024年第4期14卷 7-9页

作者：江海鹏阜阳市科学技术馆安徽阜阳236000

为普及单向导通知识,拓展思维能力,设计出一种基于特斯拉阀的科普展品。当流体通过该展品内特斯拉阀时,不需要开关就能够实现流体的单向控制。展品通过体验者实际操作、实验,并仔细观察特斯拉阀的结构,就能够充分理解特斯拉阀单向传输... 详细信息

为普及单向导通知识,拓展思维能力,设计出一种基于特斯拉阀的科普展品。当流体通过该展品内特斯拉阀时,不需要开关就能够实现流体的单向控制。展品通过体验者实际操作、实验,并仔细观察特斯拉阀的结构,就能够充分理解特斯拉阀单向传输的科学知识。该科普展品适用于科技馆、学校科普室等科普场所。

关键词：设计特斯拉阀科普展品

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特斯拉阀水力空化的数值研究

高校化学工程学报 2020年第4期34卷 884-889页

作者：王涛王昊文林煜琛陈珉芮钱锦远浙江大学能源工程学院化工机械研究所浙江杭州310027

为了研究特斯拉阀在反向流动时会发生的水力空化现象,基于流场仿真软件Fluent,选择标准k-ε湍流模型,针对特斯拉阀的角度、圆的半径、出半圆后的直流管长度这3个参数,采用有效空化面积对水力空化的影响进行数值分析。结果表明,角度越小... 详细信息

为了研究特斯拉阀在反向流动时会发生的水力空化现象,基于流场仿真软件Fluent,选择标准k-ε湍流模型,针对特斯拉阀的角度、圆的半径、出半圆后的直流管长度这3个参数,采用有效空化面积对水力空化的影响进行数值分析。结果表明,角度越小、圆的半径越小、出半圆后的直流道长度越小、整体空化效果越好,最终优化结果为φ=35°,R=12.28 mm,L=14.87 mm。同时,基于空化数表征的空化强度研究发现,特斯拉阀的空化效果明显优于圆形孔板空化器。研究可为特斯拉阀在水力空化以及对应的水力空化污水处理领域的应用提供积极的借鉴意义。

关键词：水力空化特斯拉阀汽含率计算流体力学

纳米流体在微尺度特斯拉阀中流动的数值研究（英文）

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2019年第1期20卷 50-60页

作者： Jin-yuan QIAN Min-rui CHEN Xue-ling LIU Zhi-jiang JIN Institute of Process Equipment College of Energy Engineering Zhejiang University MOE Key Laboratory of Efficient Utilization of Low and Medium Grade Energy Tianjin University

目的:微通道以其效率高、体积小等特点在许多领域有着越来越广泛的应用。特斯拉阀是一种没有运动部件的止回阀,在微流动控制领域有着明显的优势。大量研究表明,将纳米流体运用到微尺度通道中可明显提高换热效率。本文将二者结合,研究Al2... 详细信息

目的:微通道以其效率高、体积小等特点在许多领域有着越来越广泛的应用。特斯拉阀是一种没有运动部件的止回阀,在微流动控制领域有着明显的优势。大量研究表明,将纳米流体运用到微尺度通道中可明显提高换热效率。本文将二者结合,研究Al2O3-水纳米流体在微尺度特斯拉阀中的流动特性,为微尺度特斯拉阀以及纳米流体的进一步研究提供参考。创新点:1.将特斯拉阀应用于纳米流体的微流动控制中;2.研究不同的操作条件和不同的介质特性对纳米流体在微尺度特斯拉阀中流动特性的影响;3.研究纳米流体在微尺度特斯拉阀中不同流动方向的流体分布和压力情况,并根据特斯拉阀的压降比(反向流动压降/正向流动压降)来分析特斯拉阀对微流动的控制效果。方法:1.建立微尺度特斯拉阀的三维模型;2.通过有效性验证的数值方法,在不同操作条件和不同流动介质特性的情况下,模拟纳米流体在微尺度特斯拉阀中正反两个方向的流动;3.根据流体在流动过程中的分布以及压力的变化情况,分析温度、流体流量和纳米颗粒体积分数对纳米流体在微尺度特斯拉阀中流动特性的影响。结论:1.纳米流体在特斯拉阀中正向流动时,大部分流体进入了分叉段中的直通道;而反向流动时,大部分流体进入了分叉段中的弧形通道,并且随着流量、温度和纳米颗粒体积分数的增加,主流量的百分比增加。2.当纳米流体反向流动时,在弧形通道出口处的射流对压降的影响非常明显,这是导致反向流动压降大于正向流动的重要原因。3.特斯拉阀的压降比受流量的影响最显著;在本文的研究范围内,压降比随着流量的增加而线性增加。

关键词：纳米流体特斯拉阀纳米颗粒计算流体动力学

基于特斯拉阀的新型非接触式流体密封技术研究

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摩擦学学报 2023年第9期43卷 975-985页

作者：王衍谢雪非何一鸣黄周鑫徐慧柴代泽杨怀石江苏海洋大学机械工程学院江苏连云港222005 江苏省海洋资源开发研究院江苏连云港222005

针对传统接触式流体密封功耗大、高工况场合适应性差以及非接触式密封结构复杂、系统冗沉和维护成本高等问题,基于平面特斯拉阀结构提出了1种非接触、零磨损、低泄漏及结构简约的新型密封技术和结构.通过Fluent流体仿真计算软件建立三... 详细信息

针对传统接触式流体密封功耗大、高工况场合适应性差以及非接触式密封结构复杂、系统冗沉和维护成本高等问题,基于平面特斯拉阀结构提出了1种非接触、零磨损、低泄漏及结构简约的新型密封技术和结构.通过Fluent流体仿真计算软件建立三维新型密封结构,并对不同工况和几何参数下的密封性能进行系统分析,得到了新型密封的性能特性及最优参数区间.结果表明:介质压力P、密封间距h及密封级数Z等对密封性能影响最为显著,新型密封更适用于高密度、高黏度介质工况;新型密封三维流道分流角与平面特斯拉阀分流角最优区间一致,密封性能对转速变化不敏感,同样适用于低转速甚至停车状态;新型密封级数Z为4、8和12时对应的标准泄漏临界密封间距h分别为24、26和30μm,为相同工况条件下干气密封的十几倍甚至几十倍,且新型密封间距为刚性间隙,稳定性更高.基于本文中提出的新型密封,有望发展出1种流体密封新技术,并对现有密封领域形成技术革新.

关键词：流体密封非接触式特斯拉阀新技术性能分析

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特斯拉阀型微通道热沉换热强化的数值研究

流体机械 2020年第12期48卷 36-42页

作者：钱锦远陈珉芮李晓娟金志江浙江大学能源工程学院化工机械研究所杭州310027

由于受到空间的限制,微电子领域的散热设备必须满足体积小、效率高等特点。微通道热沉因其优良的特性,能够满足微电子设备的散热要求,目前已得到广泛运用。随着微电子技术的发展,电子设备的集成度越来越高,为了设备能够高效平稳运行,对... 详细信息

由于受到空间的限制,微电子领域的散热设备必须满足体积小、效率高等特点。微通道热沉因其优良的特性,能够满足微电子设备的散热要求,目前已得到广泛运用。随着微电子技术的发展,电子设备的集成度越来越高,为了设备能够高效平稳运行,对散热提出了更高的要求。由于特斯拉型通道包含了分叉结构,当冷却流体流经时分叉结构可以增强对流体的扰动,达到增强换热的目的。本文采用数值模拟的方法,对特斯拉阀型微通道热沉的强化换热进行研究。改变特斯拉阀型通道级数、特斯拉阀弧形通道外侧半径以及特斯拉阀的设置方向,得到不同几何参数下特斯拉阀型微通道热沉底面的温度分布、平均温度和冷却流体的进出口压降,从而研究其换热特性和流动特性。当特斯拉阀级数为12,特斯拉阀弧形通道外侧半径为750μm时,微通道热沉的散热效果最好。当冷却流体流量小于5 mL/min时,特斯拉阀正向设置的散热性能及流动性能均优于逆向设置;当冷却流体流量大于5 mL/min时,特斯拉阀逆向设置的散热效果优于正向设置,但需要以更大的流体压降为代价。

关键词：特斯拉阀微通道热沉强化换热

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特斯拉阀对压气机深度喘振影响研究

推进技术 2023年第1期44卷 55-64页

作者：孙振中温孟阳范腾博王宝潼郑新前清华大学航空发动机研究院北京100084 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

深度喘振是压气机运行过程中最为恶劣的、极具破坏性的流动失稳现象,与压气机部件性能以及系统特性紧密相关。本文通过在压气机上下游采用特斯拉阀以改变系统特性,对比分析了不同特斯拉阀方案对深度喘振的影响规律和机理。研究结果表明... 详细信息

深度喘振是压气机运行过程中最为恶劣的、极具破坏性的流动失稳现象,与压气机部件性能以及系统特性紧密相关。本文通过在压气机上下游采用特斯拉阀以改变系统特性,对比分析了不同特斯拉阀方案对深度喘振的影响规律和机理。研究结果表明,特斯拉阀位置不同对压气机深度喘振特性的影响不一样:压气机下游采用特斯拉阀延长了深度喘振中充放气时间,降低了深度喘振频率同时增大了喘振圈大小;而上游采用特斯拉阀可贮存高温压缩流体,提升进口总温从而使压气机折合转速降低,进而降低压气机最大压升,减小了叶轮所受最大非定常轴向气动力和喘振圈的大小,有效控制了喘振强度。

关键词：压气机喘振流动失稳特斯拉阀非定常气动力

特斯拉阀通道结构毛细芯对环路热管启动性能的影响

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化工进展 2023年

作者：胡卓焕丁效誉许佳寅上海理工大学能源与动力工程学院

受制于3D打印技术的制造精度，其制备的可用毛细芯孔径约为300 μm。基于该毛细芯的环路热管（Loop heat pipe， LHP）启动初期会产生蒸汽反向穿透毛细芯的现象，造成严重的热泄漏，对LHP的启动性能产生极大的消极影响。为了解决这个问... 详细信息

受制于3D打印技术的制造精度，其制备的可用毛细芯孔径约为300 μm。基于该毛细芯的环路热管（Loop heat pipe， LHP）启动初期会产生蒸汽反向穿透毛细芯的现象，造成严重的热泄漏，对LHP的启动性能产生极大的消极影响。为了解决这个问题，本文开创性地将具有单向流动特性的特斯拉阀结构引入到3D打印毛细芯中，设计制备了孔径为300μm的特斯拉阀通道结构毛细芯，并与相同孔径的圆柱直通孔毛细芯分别进行了渗透率以及在不同低功率（20W、40W、60W）下启动性能的对比。结果表明：3D打印特斯拉阀毛细芯具有明显的单向流动特征。其渗透率在流动方向上存在明显的差异，正向流动渗透率大于反向流动的渗透率；特斯拉阀毛细芯在不同功率下均能有效地抑制蒸汽穿透，实现更快的启动；随着启动功率的增加，LHP的启动速度更快，特斯拉阀毛细芯对蒸汽的抑制效果更明显，启动性能更好。

关键词：特斯拉阀 3D打印毛细芯环路热管传热性能

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特斯拉阀流场特性及空化形成机理数值分析

西南大学学报（自然科学版） 2021年第8期43卷 161-166页

作者：任璞龙威昆明理工大学机电工程学院昆明650500

基于Fluent仿真平台,从流体动力学角度出发,将特斯拉阀反向导通时,交叉出口处的流场分为5个区域,并对其流场特性进行了分析,同时还分析了通道内的空化现象成因和空化模型对流场特性的影响.研究发现:特斯拉阀反向导通时,通道内存在2个低... 详细信息

基于Fluent仿真平台,从流体动力学角度出发,将特斯拉阀反向导通时,交叉出口处的流场分为5个区域,并对其流场特性进行了分析,同时还分析了通道内的空化现象成因和空化模型对流场特性的影响.研究发现:特斯拉阀反向导通时,通道内存在2个低速流体区域、1个双涡流区域、1个空化区域和1个高速流体区域;无空化模型的流场压力最低值为-3.66×10^(5)Pa,加入空化模型后,压力最小值为-9.92×10^(4)Pa;加入空化模型后交叉出口处的涡流更小且更接近出口区域,同时涡流的减小与左移,可以极大减小交叉出口左侧湍流动能强度,湍动能峰值为5.6×10 m^(2)/s^(2).

关键词：特斯拉阀反向导通空化效应涡流流体分区