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同轴旋拧可压缩气流中黏性液体射流稳定性

内燃机学报 2022年第5期40卷 471-479页

作者：郭立梅吕明宁智北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

基于空间线性稳定性分析方法建立了描述同轴旋拧可压缩气流中黏性液体射流稳定性的数学模型,分析了气动力、黏性力、惯性力和表面张力等对射流稳定性的影响.结果表明:气流旋转对旋拧气流式液体射流起致稳作用,射流不稳定性随气流轴向引... 详细信息

基于空间线性稳定性分析方法建立了描述同轴旋拧可压缩气流中黏性液体射流稳定性的数学模型,分析了气动力、黏性力、惯性力和表面张力等对射流稳定性的影响.结果表明:气流旋转对旋拧气流式液体射流起致稳作用,射流不稳定性随气流轴向引射速度A的增大先减小后增大;将气流轴向引射作用分为强引射作用(A>2)和弱引射作用(A≤2),在强引射范围内气流轴向引射速度对旋拧气流式液体射流一直起失稳作用.给定周围气流的旋转速度且增大气流轴向引射作用时,改变物性参数,射流轴对称扰动占优模式不会改变,且气流轴向引射作用对射流稳定性的影响不会发生质变;气体可压缩性以及气/液密度比对旋拧气流式液体射流起失稳作用;液体黏度起致稳作用;随表面张力增大,射流不稳定性先迅速减小后缓慢增大,表面张力较小时有利于射流失稳分裂.

关键词：色散方程旋拧气流射流稳定性

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高熵合金药型罩射流成型与稳定性

力学学报 2022年第8期54卷 2119-2130页

作者：鄢阿敏乔禹戴兰宏中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

近年迅速兴起的多主元高熵合金因其具有很宽的成分-性能调控范围及一系列优异力学性能,有望替代紫铜成为新一代药型罩材料.本文基于CrMnFeCoNi五元高熵合金动态力学性能实验和数值模拟,探索该合金用作药型罩的适用性.基于分离式霍普金... 详细信息

近年迅速兴起的多主元高熵合金因其具有很宽的成分-性能调控范围及一系列优异力学性能,有望替代紫铜成为新一代药型罩材料.本文基于CrMnFeCoNi五元高熵合金动态力学性能实验和数值模拟,探索该合金用作药型罩的适用性.基于分离式霍普金森拉杆和材料试验机研究了高熵合金不同应变率及温度下的力学行为,获得了高熵合金Johnson-Cook热黏塑性动态本构.利用流动速度与临界压垮角关系对凝聚性高熵合金射流形成边界进行界定.结合数值模拟验证了高熵合金射流形成边界的合理性,并进一步揭示了射流高速拉伸断裂演化规律.研究表明:射流断裂时间与材料强度成负相关,材料动态强度增大,将会引起射流断裂时间下降.本工作可为新型高熵合金药型罩结构设计提供参考.

关键词：高熵合金聚能药型罩射流稳定性射流断裂时间

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存在温度扰动的圆环旋转黏性液体射流稳定性

高校化学工程学报 2020年第1期34卷 86-95页

作者：阎凯宁智赵晋吕明孙春华北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 中国科学院电工研究所北京100190 上海交通大学内燃机研究所上海200240

建立了同时存在速度扰动、压力扰动以及温度扰动的圆环旋转黏性液体射流稳定性色散方程。在此基础上,进行了存在温度扰动的圆环旋转黏性液体射流稳定性研究;通过气液温差分析了温度扰动强度对射流稳定性的作用,以贝克来数Pe为特征参数,... 详细信息

建立了同时存在速度扰动、压力扰动以及温度扰动的圆环旋转黏性液体射流稳定性色散方程。在此基础上,进行了存在温度扰动的圆环旋转黏性液体射流稳定性研究;通过气液温差分析了温度扰动强度对射流稳定性的作用,以贝克来数Pe为特征参数,分析研究了射流液体热量传递特性与温度扰动对射流稳定性作用的影响。研究结果表明,温度扰动的存在使得圆环旋转黏性液体射流最大扰动增长率、最不稳定频率和不稳定截断频率增大,并使射流扰动增长率随扰动频率的变化规律发生变化;温度扰动有利于提高一定扰动频率下射流的轴对称扰动稳定性,使射流扰动占优模式发生变化。圆环旋转黏性液体射流最大扰动增长率、最不稳定频率和不稳定截断频率随气液温差和贝克来数Pe增加而增大;气液温差不会改变射流扰动占优模式;轴对称扰动射流的最大扰动增长率大于非轴对称扰动射流,其差值随气液温差和贝克来数Pe增加而增大。

关键词：圆环旋转黏性液体射流稳定性温度扰动

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基于EHD的射流稳定性机理分析与实验研究

微纳电子技术 2023年第1期60卷 124-130,164页

作者：黄然程洋刘馨悦徐日泰俞建峰钱陈豪江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江南大学江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

电流体动力喷印(EHDP)是一种新兴的微/纳米加工工艺,其成型机理复杂,影响因素众多。为了探究EHDP过程中各个参数对射流的成型及稳定性的影响,利用弯月面高度及泰勒锥半锥角来表征射流成型难度及稳定性。对泰勒锥的受力进行理论分析,并搭... 详细信息

电流体动力喷印(EHDP)是一种新兴的微/纳米加工工艺,其成型机理复杂,影响因素众多。为了探究EHDP过程中各个参数对射流的成型及稳定性的影响,利用弯月面高度及泰勒锥半锥角来表征射流成型难度及稳定性。对泰勒锥的受力进行理论分析,并搭建EHDP平台,进行EHDP实验,揭示溶液电导率、电压、工作距离及喷头内径对弯月面高度和泰勒锥半锥角的影响规律,最终获得最佳喷印参数。结果表明,溶液电导率越小,电压越大;工作距离越小,喷头内径越大;弯月面高度越小,射流产生难度越低,射流越稳定。在电导率为4μS/cm、工作电压为5 kV、工作距离为2.0 mm、喷头内径为0.25 mm时,弯月面高度能达到107.8μm,半锥角为46.2°,此时射流最易成型、最为稳定。

关键词：增材制造电流体动力喷印(EHDP) 微/纳米加工工艺泰勒锥射流稳定性

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金属熔融直写成形工艺射流沉积稳定性分析

机械工程学报 2024年第1期60卷 119-126页

作者：戎文娟单忠德王宝雨王佳琳王永威北京科技大学机械工程学院北京100083 中国机械科学研究总院先进成形技术与装备全国重点实验室北京100083 南京航空航天大学机电学院南京210016

金属材料增材制造具有工艺流程短、柔性可设计等优点,可满足复杂结构件单件小批量个性化需求,在众多金属增材制造工艺方法中,金属熔融直写成形具有成本低、效率高等优势。射流稳定性是影响金属熔融直写成形质量和精度的关键因素。针对... 详细信息

金属材料增材制造具有工艺流程短、柔性可设计等优点,可满足复杂结构件单件小批量个性化需求,在众多金属增材制造工艺方法中,金属熔融直写成形具有成本低、效率高等优势。射流稳定性是影响金属熔融直写成形质量和精度的关键因素。针对直写成形射流特点,分类建立了液滴流、曲张流、平滑流、波动流4种典型射流状态模型,模拟并分析了射流的演化过程,获得了修正后的金属射流连续段长度公式,以及射流沉积稳定性调控的关键因素;基于金属射流单道沉积工艺试验,获得了不同射流状态沉积后轨迹均匀性的基板速度调控范围。射流状态模型建立和沉积轨迹均匀性调控范围的获取,为金属熔融直写工艺形性调控提供理论依据。

关键词：金属增材制造金属熔融直写成形金属射流射流稳定性

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压力旋流喷嘴射流稳定性的实验研究

高校化学工程学报 2018年第3期32卷 552-561页

作者：阎凯宁智赵晋吕明孙春华北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 中国科学院电工研究所北京100190

压力旋流喷嘴射流稳定性对射流的破碎雾化具有重要作用。搭建了压力旋流喷嘴射流稳定性实验平台,在此基础上进行了压力旋流喷嘴射流稳定性实验研究。通过激光衍射方法获取射流振荡频率信息,并以射流振荡频率表征射流的稳定性;利用高速... 详细信息

压力旋流喷嘴射流稳定性对射流的破碎雾化具有重要作用。搭建了压力旋流喷嘴射流稳定性实验平台,在此基础上进行了压力旋流喷嘴射流稳定性实验研究。通过激光衍射方法获取射流振荡频率信息,并以射流振荡频率表征射流的稳定性;利用高速摄影方法采集射流图像并分析射流破碎长度、锥角等形态参数的变化规律。研究结果表明,射流形态与射流流量、射流液体物性以及射流喷嘴内径密切相关;射流振荡频率分别与射流流量和射流液体黏度成近似线性关系;喷嘴出口内径与射流振荡频率之间的关系则比较复杂,相同流量时出口内径较小喷嘴的射流振荡频率大于出口内径较大喷嘴,流量超过一定值后,不同出口内径喷嘴的射流振荡频率趋于一致。

关键词：压力旋流喷嘴射流稳定性实验射流振荡频率射流破碎长度射流锥角

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金属熔融直写成形工艺射流沉积稳定性分析

机械工程学报 2023年

作者：戎文娟单忠德王宝雨王佳琳王永威北京科技大学机械工程学院中国机械科学研究总院先进成形技术与装备国家重点实验室南京航空航天大学机电学院

金属材料增材制造具有工艺流程短、柔性可设计等优点，可满足复杂结构件单件小批量个性化需求，在众多金属增材制造工艺方法中，金属熔融直写成形具有成本低、效率高等优势。射流稳定性是影响金属熔融直写成形质量和精度的关键因素。针... 详细信息

金属材料增材制造具有工艺流程短、柔性可设计等优点，可满足复杂结构件单件小批量个性化需求，在众多金属增材制造工艺方法中，金属熔融直写成形具有成本低、效率高等优势。射流稳定性是影响金属熔融直写成形质量和精度的关键因素。针对直写成形射流特点，分类建立了液滴流、曲张流、平滑流、波动流4种典型射流状态模型，模拟并分析了射流的演化过程，获得了修正后的金属射流连续段长度公式，以及射流沉积稳定性调控的关键因素；基于金属射流单道沉积工艺试验，获得了不同射流状态沉积后轨迹均匀性的基板速度调控范围。射流状态模型建立和沉积轨迹均匀性调控范围的获取，为金属熔融直写工艺形性调控提供理论依据。

关键词：金属增材制造金属熔融直写成形金属射流射流稳定性

超空化条件下液体射流时间模式与空间模式稳定性的对比研究

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高校化学工程学报 2015年第2期29卷 298-304页

作者：吕明宁智阎凯付娟孙春华北京交通大学机电工程学院北京100044

基于线性理论的液体射流稳定性研究通常有两种方法:时间模式和空间模式;为了研究液体射流时间模式与空间模式稳定性的关系,基于线性稳定性分析方法,给出了超空化条件下液体射流稳定性色散方程以及对应于时间模式和空间模式的色散方程求... 详细信息

基于线性理论的液体射流稳定性研究通常有两种方法:时间模式和空间模式;为了研究液体射流时间模式与空间模式稳定性的关系,基于线性稳定性分析方法,给出了超空化条件下液体射流稳定性色散方程以及对应于时间模式和空间模式的色散方程求解过程;在此基础上,对超空化条件下的液体射流时间模式稳定性与空间模式稳定性进行了对比研究,并对时间模式稳定性与空间模式稳定性差异的影响因素进行了分析。研究结果表明,对于一个给定参数下的射流而言,在研究扰动波在射流表面的主控模式、射流的最不稳定频率以及射流的破碎尺度时,空间模式稳定性研究结果与时间模式稳定性研究结果具有一定的等价性;而在研究射流的扰动振幅时,空间模式稳定性研究结果大于时间模式稳定性研究结果;液体射流周围气体的旋转和可压缩性以及射流的超空化都会对空间模式最大扰动增长率与时间模式最大扰动增长率间的差异产生影响。

关键词：超空化液体射流射流稳定性时间模式空间模式

含周期脉动的大密度比气液同轴射流的Floquet稳定性分析

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应用数学和力学 2008年第8期29卷 883-892页

作者：李振胡国辉周哲玮上海大学上海市应用数学和力学研究所上海市能源与环境中的关键力学问题重点实验室上海200072

基于周期脉动速度激励下气液同轴射流的数学模型,运用线性稳定性理论,采用Chebyshev配点法和Floquet理论,将含周期脉动分层流的Floquet稳定性分析扩展到大密度比的情况.研究了液铝-氮气射流的参数共振特性,分析了不同的物理参数对系统... 详细信息

基于周期脉动速度激励下气液同轴射流的数学模型,运用线性稳定性理论,采用Chebyshev配点法和Floquet理论,将含周期脉动分层流的Floquet稳定性分析扩展到大密度比的情况.研究了液铝-氮气射流的参数共振特性,分析了不同的物理参数对系统稳定性的影响,计算了实验工况并和实验结果进行了比较.

关键词：射流稳定性 Chebyshev配点法 Floquet理论参数共振大密度比