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水滴在撞击不同厚度水膜条件下产生的二次液滴特性

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同济大学学报（自然科学版） 2023年第7期51卷 1124-1132页

作者：周博通杨志刚易贤杜雁霞熊兵徐毅吴凌昊金哲岩同济大学航空航天与力学学院上海200092 上海市地面交通工具空气动力与热环境模拟重点实验室上海201804 中国空气动力研究与发展中心结冰与防除冰重点实验室四川绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室四川绵阳621000 中国航发四川燃气涡轮研究院四川绵阳621000

采用高速相机对水滴撞击水膜的飞溅过程进行了详细测量,分析了水滴撞击水膜的飞溅临界值、二次液滴的直径分布和二次液滴的速率等飞溅特性。结果表明,在实验参数范围内,当韦伯数增大时发生飞溅现象。此外,可以使用量纲为一参数K来描述... 详细信息

采用高速相机对水滴撞击水膜的飞溅过程进行了详细测量,分析了水滴撞击水膜的飞溅临界值、二次液滴的直径分布和二次液滴的速率等飞溅特性。结果表明,在实验参数范围内,当韦伯数增大时发生飞溅现象。此外,可以使用量纲为一参数K来描述飞溅临界值,K=We·Oh-0.4。当K值大于2 100时发生飞溅现象,二次液滴的量纲为一直径和二次液滴的量纲为一速率随着K值的增大而增大。水膜量纲为一厚度对二次液滴直径分布的影响不明显,但由冠状水花产生的二次液滴的平均量纲为一速率随水膜量纲为一厚度的增加而减小。

关键词：水滴撞击水膜飞溅二次液滴

外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性模拟

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哈尔滨工业大学学报 2022年第6期54卷 147-155页

作者：麻宏强刘叶敏厚彩琴王刚罗新梅贾继伟李春娥兰州理工大学土木工程学院兰州730050 华东交通大学土木建筑学院南昌330013

为进一步揭示外掠管束间蒸发冷却传热传质及压降特性,综合考虑了管束壁面水膜的形成及湿空气-喷淋水间传质过程,采用DPM(Discrete phase model)与水膜耦合的欧拉-拉格朗日方法,建立了外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性分析... 详细信息

为进一步揭示外掠管束间蒸发冷却传热传质及压降特性,综合考虑了管束壁面水膜的形成及湿空气-喷淋水间传质过程,采用DPM(Discrete phase model)与水膜耦合的欧拉-拉格朗日方法,建立了外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性分析模型。首先,采用文献实验数据验证了模型的可靠性,其误差在1%范围内;然后,采用模拟方法,研究了外掠管束间传热传质及压降沿竖直高度方向的变化特征。结果表明:由于湿空气焓差和饱和空气焓差的变化,导致传质系数沿盘管高度方向发生波动,但总体呈降低趋势;在同一工况下,湿空气焓差对传质系数的影响较大,传质系数的波动主要是湿空气焓变化造成的;外掠交错管束间喷淋水膜温度并非保持恒定不变,而是随盘管高度的降低而降低,即沿下落方向液膜温度逐渐降低;交错管束底部区域喷淋水蒸发量最大,沿盘管高度方向,喷淋水蒸发量降低;喷淋水发过程主要发生在管束表面及管束尾流区,通过在管束间增加挡板或者减小管间距,可以强化管束表面及尾流区流场扰流作用,增强喷淋水的蒸发冷却作用;交错管束间传热系数在换热盘管中间稳定区域变化较小,其受进气温度、喷淋水温度及相对湿度的影响较小;交错管束间压力损失沿盘管高度变化较小,在换热盘管空气进口过渡区压力损失最大。上述研究成果,为外掠交错管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降性能设计提供理论依据。

关键词：蒸发冷却水膜传热传质压降管束欧拉-拉格朗日

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水膜形成对轴流风扇气动影响的数值研究

航空动力学报 2019年第10期34卷 2140-2148页

作者：侯圣文张海吴锋田小江周杰哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001 中国航空发动机集团有限公司四川燃气涡轮研究院四川绵阳621000 中国航空发动机集团有限公司四川燃气涡轮研究院高空模拟技术重点实验室四川绵阳621000

为了研究水膜对风扇气动特性的影响,综合水滴碰撞壁面的参数,应用水膜方程求得叶片表面水膜方均根厚度。在数值计算中引入砂砾粗糙度模型来模拟水膜引起的叶片表面粗糙度变化。针对不同吞雨量和水滴直径条件开展数值计算。计算结果表明... 详细信息

为了研究水膜对风扇气动特性的影响,综合水滴碰撞壁面的参数,应用水膜方程求得叶片表面水膜方均根厚度。在数值计算中引入砂砾粗糙度模型来模拟水膜引起的叶片表面粗糙度变化。针对不同吞雨量和水滴直径条件开展数值计算。计算结果表明:水膜主要分布在叶片压力面中的前缘和叶根区域,其厚度和沉积面积随着吞雨量的增加而增大,并且水膜的存在会导致风扇压比和温比的降低。例如,当水滴直径为1 000μm、吞雨量为5%时,水滴沉积面积为0.075 8m^2,占叶片压力面总表面积的33.91%。

关键词：吞雨轴流风扇水膜砂砾粗糙度气动性能

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暴雨环境下的弹丸气动特性数值模拟

弹道学报 2022年第2期34卷 33-40页

作者：杨鹏常思江张竞文南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

为了研究暴雨条件对弹丸气动性能的影响,本文采用计算流体力学方法对极端暴雨条件下的弹丸气动特性开展数值模拟,通过求解三维定常可压缩的Navier-Stokes方程和k-ε湍流模型来计算流场,利用双向动量耦合的Eulerian-Lagrangian方法对流... 详细信息

为了研究暴雨条件对弹丸气动性能的影响,本文采用计算流体力学方法对极端暴雨条件下的弹丸气动特性开展数值模拟,通过求解三维定常可压缩的Navier-Stokes方程和k-ε湍流模型来计算流场,利用双向动量耦合的Eulerian-Lagrangian方法对流场中离散的雨滴粒子进行轨迹追踪,并考虑由于气流湍流引起雨滴粒子的随机扩散效应以及雨滴粒子与弹丸表面的相互作用,分析了攻角和液态含水量对M910弹丸和某120 mm迫弹气动参数的影响。研究结果表明,暴雨环境对两种弹丸的升力系数均有较大的影响,当马赫数为0.7时,M910弹丸升力系数最大下降了14.5%,120 mm迫弹升力系数最大下降了21.9%,并且影响程度随着攻角的增大而逐渐降低;两种弹丸的阻力系数受暴雨影响较小;由于尾翼的原因,暴雨对迫弹(尾翼弹)的影响程度高于M910弹丸(旋转弹);弹丸表面形成的不均匀水膜层以及雨滴粒子碰撞导致弹丸边界的动量损失是影响弹丸气动性能的主要原因。

关键词：弹丸暴雨气动性能 Eulerian-Lagrangian模型水膜

大孔对ZnO/SiO复合脱硫剂常温脱硫性能的影响机制

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煤炭学报 2024年

作者：杨超刘栩妃刘植龙苏哲林樊惠玲太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室太原理工大学环境科学与工程学院

煤化工行业作为我国主要的碳排放源，在双碳目标的约束下将面临巨大挑战。煤制气体精脱硫是煤炭高效清洁利用的重要组成部分，对于碳减排意义重大。氧化锌是目前普遍使用的干法精脱硫剂，但受动力学的限制，其在常温下的脱硫活性非常低... 详细信息

煤化工行业作为我国主要的碳排放源，在双碳目标的约束下将面临巨大挑战。煤制气体精脱硫是煤炭高效清洁利用的重要组成部分，对于碳减排意义重大。氧化锌是目前普遍使用的干法精脱硫剂，但受动力学的限制，其在常温下的脱硫活性非常低，无法满足工业应用要求。孔扩散是氧化锌与H2S反应发生的前提，但目前鲜有报道研究孔径，特别是大孔对脱硫性能的影响及影响机制。基于此，本研究采用溶胶凝胶法和胶晶模板法分别制备了以介孔为主和以大孔为主的ZnO/SiO2复合脱硫剂，探究了大孔结构的引入对其常温脱硫性能的影响。研究发现，尽管大孔的引入会增加脱硫剂的比表面积、强化表面碱性、提高氧化锌的分散性以及增加脱硫剂中氧空位的浓度，但其引入导致脱硫剂脱硫性能大幅下降。介孔脱硫剂的穿透硫容为151.9 mg/g，是大孔脱硫剂的脱硫性能的2.3倍。这是因为大孔结构不稳定，在脱硫过程中容易坍塌，阻碍了氧化锌反应位点的获取；其次，气氛中的水汽在大孔表面不利于凝聚成水膜，进而抑制了脱硫反应的发生。更为重要的是，大孔制备过程中由于模板剂的燃烧会释放大量的热，致使SiO2网络发生深度交联，从而减小了脱硫剂中的介孔孔径尺寸。较小的介孔孔径导致其表面物理吸附水的量过多，进而抑制了氧化锌与H2S的反应。

关键词： ZnO/SiO 复合脱硫剂大孔结构常温脱硫水膜吸附水

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极限降雨强度排水沥青路面水膜厚度预估模型

西南交通大学学报 2023年

作者：汪敏何兆益郝增恒唐亮肖勇宋刚重庆市智翔铺道技术工程有限公司重庆交通大学土木工程学院招商局重庆交通科研设计院有限公司

为研究多车道排水沥青路面在极限降雨强度下的水膜厚度变化规律，基于排水沥青路面渗流特性，在室内铺筑了多车道排水沥青路面足尺试验段，测量不同降雨强度下路表水膜厚度，分析水膜厚度随降雨强度和路面排水路径长度等影响因素的变化... 详细信息

为研究多车道排水沥青路面在极限降雨强度下的水膜厚度变化规律，基于排水沥青路面渗流特性，在室内铺筑了多车道排水沥青路面足尺试验段，测量不同降雨强度下路表水膜厚度，分析水膜厚度随降雨强度和路面排水路径长度等影响因素的变化规律，提出排水沥青路面水膜厚度预估模型，并在广西南宁绕城高速对预估模型进行现场验证。基于水膜厚度预估模型，提出了排水沥青路面不出现水膜的极限降雨强度新评价指标。研究结果表明：1) 排水沥青路面表面的实测水膜厚度随着路面排水路径变长而增加，且随降雨强度增大而急速增加；在雨量不大的中小雨阶段，在距道路中心3米范围内不会出现水膜；2)提出了强降雨下排水沥青路面水膜厚度预估模型，发现水膜厚度随降雨量、排水路径长度增大而增大；而随路面厚度、坡度和空隙率增加而减小；3)提出了排水沥青路面在强降雨下不出现水膜的极限降雨强度计算公式，在排水路径长度不超过2米时，排水沥青路面可承受特大暴雨而不会出现水膜，当排水路径长度超过10米后，降雨强度达到大雨等级会形成路表水膜。

关键词：沥青路面降雨交通安全水膜模型结构

水膜对静电除尘器内部微细颗粒分布及运动特性的影响研究

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中国电机工程学报 2016年第16期36卷 4333-4341,4516页

作者：潘晓慧崔琳马春元燃煤污染物减排国家工程实验室(山东大学) 山东省济南市250061

建立了一个静电除尘器微细颗粒分布与运动特性研究平台,通过改造的静电低压撞击器对电除尘器极板有/无水膜状态下的微细颗粒浓度变化进行实时测试,结合静电除尘器内部不同区域微细颗粒的受力分析,研究了水膜对静电除尘器内部颗粒的分布... 详细信息

建立了一个静电除尘器微细颗粒分布与运动特性研究平台,通过改造的静电低压撞击器对电除尘器极板有/无水膜状态下的微细颗粒浓度变化进行实时测试,结合静电除尘器内部不同区域微细颗粒的受力分析,研究了水膜对静电除尘器内部颗粒的分布状况、运动轨迹、沉积情况、分级效率及力学行为等的影响。研究表明,水膜对近壁区微细颗粒的力学行为影响显著,均布水膜后近壁区的电场力、热泳力、浓度梯度力均有不同程度的增大,且颗粒与收尘极之间的相互作用转变为气固两相流与水膜之间的扩散过程;有/无水膜状态下静电除尘器内部微细颗粒浓度从中心到壁面均呈现递减的趋势,均布水膜后截面浓度梯度更大（特别是近壁区域）且随着气流的发展近壁面处的低浓度区增大;均布水膜后颗粒沿程浓度的变化主要由粒径为0.1~1μm范围内的颗粒浓度变化引起,浓度降低的最大幅度为30%;有/无水膜状态下微细颗粒物分级脱除效率的曲线形状和变化趋势相似,颗粒粒径为0.3μm时脱除效率最小,当颗粒直径减小或增大时,颗粒脱除效率迅速增大,水膜对小颗粒的脱除效果更显著,较无水膜状态下提高20%左右。

关键词：微细颗粒水膜电除尘器运动特性

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气流剪切作用下的水膜实验

航空学报 2023年第S02期44卷 256-264页

作者：杨映麟常士楠石奇玉齐海峰北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

飞机结冰表面的液态水会在气流剪切作用下向后流动,形成水膜,影响飞机防除冰系统工作。为了获得水膜流动规律,对水平平板表面上气流剪切驱动的水膜进行了试验测量和分析。通过风洞试验台产生的高速气流驱动水膜流动,使用基于亮度的激光... 详细信息

飞机结冰表面的液态水会在气流剪切作用下向后流动,形成水膜,影响飞机防除冰系统工作。为了获得水膜流动规律,对水平平板表面上气流剪切驱动的水膜进行了试验测量和分析。通过风洞试验台产生的高速气流驱动水膜流动,使用基于亮度的激光诱导荧光方法(BBLIF)对连续水膜进行观测,且进行了水膜流动结构的可视化后处理。对水膜平均厚度、基底水膜厚度、滚动波高度、水膜波动频率等特征进行了结果整理与分析。结果表明:水膜表面波动特性是气液界面剪切力、表面张力和工质黏性相互作用的结果,并与水膜的流动形态密切相关;平均水膜厚度随着水膜雷诺数的增加而增大,随着气流速度增大而减小;对于相同的水膜雷诺数,随着气流速度的增加,表面波动频率增大;无量纲底层水膜厚度一般在0.6~0.85区间内。

关键词：飞机结冰气流剪切作用水膜激光诱导荧光方法气液界面

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水膜的快速仿真

计算机辅助设计与图形学学报 2017年第6期29卷 1103-1109页

作者：李建方周世哲李岩刘利刚中国科学技术大学数学科学学院合肥230026 湖南大学信息科学与工程学院长沙410082

水膜是一种自然现象,在相关的动画仿真或图像合成中有着重要作用.文中提出一种平面上水膜的快速仿真方法.首先在平面上进行一个基于粒子的液体仿真;然后提取粒子所代表液体的轮廓,并且离散轮廓所包围的区域;最后在离散化后的区域内求解... 详细信息

水膜是一种自然现象,在相关的动画仿真或图像合成中有着重要作用.文中提出一种平面上水膜的快速仿真方法.首先在平面上进行一个基于粒子的液体仿真;然后提取粒子所代表液体的轮廓,并且离散轮廓所包围的区域;最后在离散化后的区域内求解一个能量最小化问题,以建立水膜的几何模型.实验结果表明,在大小合理的仿真区域,该方法可以实时地动态交互仿真;同时呈现了几个逼真的实验结果.

关键词：水膜 cotangent权重能量最小化三角化离散