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主喷管叶片中热壁面对分流管道流场特性的影响

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强激光与粒子束 2011年第3期23卷 623-626页

作者：靳冬欢刘文广华卫红李兰陈星陆启生国防科学技术大学光电科学与工程学院长沙410073

连续波化学激光器运转时,位于主喷管叶片内的副气流的分流管道壁面将被主喷管叶片加热而形成热壁面。通过3维的数值模拟,分析了单端、双端不同供气方式下,热壁面对分流管道流场特性的影响。热壁面将使总管气流总温沿着气流的流动方向逐... 详细信息

连续波化学激光器运转时,位于主喷管叶片内的副气流的分流管道壁面将被主喷管叶片加热而形成热壁面。通过3维的数值模拟,分析了单端、双端不同供气方式下,热壁面对分流管道流场特性的影响。热壁面将使总管气流总温沿着气流的流动方向逐渐升高,由此引起的支管入口总温的升高会降低支管的流量。无论是单端供气,还是双端供气,热壁面引起的管道流量波动幅度都要远大于绝热壁面的情况,最大波动幅度达2.16%。对进入总管的气流预热,适当增加供气总温,或将冷却管道与供气管道分开设计,气流总温变化引起的流量波动将会得到一定地抑制。

关键词：化学激光器分流管道计算流体力学热壁面总管支管

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液滴撞击热壁面蒸发换热的数值模拟

液滴撞击热壁面蒸发换热的数值模拟

作者：张京涛大连理工大学

学位级别：硕士

液滴撞击热壁面是一种常见的物理现象,在液滴受热蒸发过程中,液体与热壁面间的换热效率远高于传统无蒸发时的空冷和水冷技术,因此这一过程在工农业众多领域中都得到了广泛的应用。液滴撞击热壁面属于典型的自由表面流动问题,其动态特征... 详细信息

液滴撞击热壁面是一种常见的物理现象,在液滴受热蒸发过程中,液体与热壁面间的换热效率远高于传统无蒸发时的空冷和水冷技术,因此这一过程在工农业众多领域中都得到了广泛的应用。液滴撞击热壁面属于典型的自由表面流动问题,其动态特征的多变性和蒸发换热的复杂性吸引了众多学者的目光。研究液滴撞击热壁面,对液滴撞击和蒸发换热过程做出准确的科学解释,可以为强化质热交换提供更详细全面的理论依据。目前已有的研究中,对液滴在瞬态加热过程中蒸发换热的讨论还比较少,缺乏系统性与全面性。本文建立了二维轴对称模型,采用CLSVOF界面追踪方法和液滴非平衡蒸发UDF程序对液滴撞击热壁面进行了数值模拟,考虑液滴在瞬态加热过程中的蒸发换热,以液滴动力学变形过程为参考,与实验数据进行了对比,验证了模型的准确性和有效性。分别模拟了单液滴垂直撞击热壁面和双液滴先后垂直撞击热壁面的非平衡蒸发过程,分析了液滴内部流场变化、液滴形态演变、温度场和压力场间的关系,讨论了双液滴间相互碰撞对液滴铺展和蒸发换热的影响,给出了液滴在震荡过程和静止铺展过程中内部漩涡产生的原因,指出液滴内部三相接触点处液体的扰动一直最为剧烈,温度上升最快,是液滴蒸发开始和蒸发速率最大的位置。分析了单液滴撞击热壁面的非平衡蒸发过程中壁面温度、撞击速度、液滴直径、静态接触角和双液滴撞击热壁面的非平衡蒸发过程中液滴垂直间距、上部液滴撞击速度等参数对液滴铺展系数和蒸发换热的影响。结果表明：壁面温度对液滴铺展系数的影响很小,而较大的液滴撞击速度和液滴直径、较小的液滴静态接触角和液滴垂直间距、较大的上部液滴撞击速度,会令液滴铺展系数增大,但对液滴震荡周期的影响并不一致;在相同时间内,较大的壁面温度、液滴撞击速度和上部液滴速度,较小的液滴直径、液滴静态接触角和液滴垂直间距,使得液滴整体温度上升更快,促进了液滴的蒸发。

关键词：液滴撞击 CLSVOF 热壁面非平衡蒸发

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热壁面撞壁油束发展的试验研究

热壁面撞壁油束发展的试验研究

2006年APC联合学术年会

作者：高光海胡宗杰黄成杰邓俊吴志军李理光上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室同济大学汽车学院

利用高速摄影技术研究了大气环境压力下油嘴高度和角度对热壁面撞壁柴油油束雾化及其发展过程的影响。在不同撞壁高度时油束的自由发展过程不同,较大撞壁高度下油束与空气撞击卷吸作用时间长,利于油束向空间发展,也可以减少着壁后混合... 详细信息

利用高速摄影技术研究了大气环境压力下油嘴高度和角度对热壁面撞壁柴油油束雾化及其发展过程的影响。在不同撞壁高度时油束的自由发展过程不同,较大撞壁高度下油束与空气撞击卷吸作用时间长,利于油束向空间发展,也可以减少着壁后混合层中浓区的比例,利于燃油的雾化蒸发。不同入射角度影响着壁后油束反弹飞溅作用以及沿壁面切向速度。入射角较小时油束前锋前进迅速,使油束与空气的作用增强、油束与热壁面的热交换面积增大,加速近壁射流的雾化发展。

关键词：柴油喷劣撞壁热壁面高速摄影

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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柴油在热壁面上的着火

中国工程科学 2004年第11期6卷 63-65,72页

作者：栗元龙陆守香范维澄中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230027

研究了柴油机燃料泄漏后在热壁上的着火 ,利用统计方法得到着火的临界温度。发现样品燃料的热壁着火温度与自燃点的差值比其它燃料热壁着火的相应值要小得多 ,而且着火方式也有很大差异。详细解释了泄漏后的液体在热表面上的沸腾蒸发模... 详细信息

研究了柴油机燃料泄漏后在热壁上的着火 ,利用统计方法得到着火的临界温度。发现样品燃料的热壁着火温度与自燃点的差值比其它燃料热壁着火的相应值要小得多 ,而且着火方式也有很大差异。详细解释了泄漏后的液体在热表面上的沸腾蒸发模式。

关键词：热壁面着火实验沸腾

红外成像非接触转捩测量低速风洞试验技术研究

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实验流体力学 2010年第6期24卷 77-82页

作者：耿子海何显中王勋年陈鹏张扬中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000

发展红外成像非接触转捩测量低速风洞试验技术,旨在解决特殊气动布局外形及金属材料模型转捩位置测量问题。通过在模型表面产生热壁面、现场测试模型表面发射率、使用遮蔽板、在金属模型表面喷涂隔热氟碳漆等措施,解决了环境条件、发射... 详细信息

发展红外成像非接触转捩测量低速风洞试验技术,旨在解决特殊气动布局外形及金属材料模型转捩位置测量问题。通过在模型表面产生热壁面、现场测试模型表面发射率、使用遮蔽板、在金属模型表面喷涂隔热氟碳漆等措施,解决了环境条件、发射率、辐射传递干扰、金属模型材料特性等阻碍红外成像技术应用的关键问题;通过数值计算及试验测试得到模型热壁面与环境温差在20℃范围内,热壁面背景温度对转捩位置基本没有影响,解决了热壁面对转捩位置影响问题;通过试验原理、试验方法、关键参数测试、转捩判据、准度考核等研究工作,构建了红外成像非接触转捩测量低速风洞试验技术;通过引导试验考核了试验系统。结果表明:该技术实用可靠,值得推广。

关键词：红外成像转捩测量热壁面风洞试验技术数值计算

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单液滴正碰壁面动态特性行为研究

单液滴正碰壁面动态特性行为研究

作者：唐鹏博杭州电子科技大学

学位级别：硕士

液滴撞击壁面现象广泛存在于工业与日常生活中,掌握液滴撞击壁面的动态行为变化规律,是深入研究液滴撞击动力学,探究微小液膜粘附流动机理的关键所在,对石油化工、燃油雾化、涂层等工业应用具有重要意义。本文依托“浙江省自然科学基金... 详细信息

液滴撞击壁面现象广泛存在于工业与日常生活中,掌握液滴撞击壁面的动态行为变化规律,是深入研究液滴撞击动力学,探究微小液膜粘附流动机理的关键所在,对石油化工、燃油雾化、涂层等工业应用具有重要意义。本文依托“浙江省自然科学基金项目”(LY15E060007)与“省科技计划新苗人才计划”(2018R407064),围绕着液滴碰撞这一科学问题,在自行搭建的液滴撞击平台实验装置上,开展了生物质油滴撞击常温与热壁面动态行为特性的实验研究工作,分析了热壁面上附着后的液滴蒸发行为过程,主要工作及创新点具体如下:1)液滴在较高韦伯数下撞击干燥常温壁面的动态行为实验研究。采用动态铺展因子实时考察了液滴撞击常温干燥壁面的完整动态行为过程,着重分析了典型壁面结构(曲率)、韦伯数、油滴物性等参数变化的影响,进行了相应的理论分析,并与前人研究结果进行了对比,结果表明几何结构对液滴铺展行为影响明显,曲率较小时,液滴撞击后呈现明显的铺展、回缩、震荡、及附着动态行为过程,并随曲率减小,最大铺展因子逐渐趋向于撞击平面壁面的最大铺展因子;曲率较大时,液滴撞击后液膜铺展会超出曲面直径,甚至会出现滑落破碎;液膜铺展结果与Zhu等人数值模拟结果相吻合,韦伯数对液膜铺展速率影响较小,最大铺展因子随韦伯数增加逐渐增大,呈指数分布,分别获得了相应经验关联式,并与Clanet等人结果相吻合。2)较高韦伯数下撞击后液膜回缩震荡行为过程研究。详细分析三种典型壁面结构下,韦伯数与奥内左格数对油膜回缩速率、回缩时间、及回缩量的影响,结果表明液滴撞击后,液膜在平面结构上的回缩量最大,柱面回缩量最小;随韦伯数增加液膜回缩速率增大,回缩时间减少;当Oh较小时,随韦伯数增加,液膜回缩量增大明显,当Oh数较大时,韦伯数对回缩量影响较小,回缩行为受粘性影响较为明显。3)较高韦伯数下撞击后液膜稳定附着壁面形态特征研究。在三种典型壁面结构下、详细分析了曲率、韦伯数、及奥内左格数对稳定附着后液膜形态的影响,研究了稳定附着后液膜接触角、附着直径、附着高度的变化规律,结果表明稳定附着后,结构壁面不同,液膜附着接触角完全不同,同一结构下,曲率减小,接触角逐渐增大,平面壁面接触角最大;4)对饱和温度下油滴撞击热壁面上行为与附着蒸发耦合过程研究。详细分析了壁面温度、韦伯数、油滴物性对撞击热壁面动态行为的影响,考察了热壁面上液膜稳定附着后的蒸发特性。结果表明壁面温度对油滴铺展影响较小,但对液膜回缩影响明显,壁面温度升高,回缩速度逐渐增大,回缩量逐渐减小,且在回缩期容易发生破裂,甚至会回缩成两个附着液膜。液滴物性不同,蒸发模式差别较大,随着乙醇浓度增加,油滴蒸发的“钉扎效应”现象逐渐减弱,并在乙醇含量95%(Vol)时完全消失,蒸发形态变为接触直径与液膜高度同时下降;随壁面温度升高,液膜蒸发速率迅速增加,并呈指数关系上升。

关键词：生物质油液滴撞击热壁面蒸发

液滴碰撞壁面问题直接数值仿真方法研究——液滴传热特性分析

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液滴碰撞壁面问题直接数值仿真方法研究——液滴传热特性分析

作者：俞明煜杭州电子科技大学

学位级别：硕士

自由表面流动现象广泛存在于我们的生活中和工业技术中。液滴碰撞热壁面现象中存在强烈的质热交换过程,涉及到化工、冶金等诸多领域。研究液滴碰撞热壁面过程、壁面的热流密度分布及其对传热过程的影响,对提高微滴印刷成型质量和对提高... 详细信息

自由表面流动现象广泛存在于我们的生活中和工业技术中。液滴碰撞热壁面现象中存在强烈的质热交换过程,涉及到化工、冶金等诸多领域。研究液滴碰撞热壁面过程、壁面的热流密度分布及其对传热过程的影响,对提高微滴印刷成型质量和对提高内燃机燃油雾化质量减少污染气排放具有重要指导意义。本文以液滴碰撞热壁面过程中传热机理作为研究重点,将光滑粒子流体动力学方法的数值模拟思路与实验方法结合进行研究,具体工作如下:首先,本文从理论方面阐述了 SPH方法的基本原理,推导了基本方程。通过光滑函数构造方法构造光滑函数,并对本文采用的光滑函数进行适用性分析。推导得到遵守质量守恒、动量守恒和能量守恒三条定律的拉格朗日形式的流体控制方程,并对控制方程进行离散。提出本文的热力学模型,将SPH方法结合热传导方程,推导出适用于本文研究内容的控制方程,得到热传导离散化的导热方程。其次,针对本文研究内容,阐述本文程序设计过程,并对SPH方法进行程序设计,包括初始化程序、主程序和并行程序的设计。然后,通过本文SPH方法程序模拟液滴碰撞热壁面的动力学过程和热传导过程,通过分析液滴内部压强和密度,验证本文模型在动力学研究过程中的适用性和收敛性。通过分析对液滴内部传热过程和热流密度变化,演示了液滴内部温度场的变化和热流密度的分布规律。通过计算Rayleigh-Taylor不稳定性算例,验证本文数值计算的合理性。最后,通过改变液滴的W数和壁面温度Tw,分析了W数、壁面温度Tw和液滴铺展直径对液滴碰撞热壁面传热过程的影响,讨论了W数和壁面温度Tw对二次液滴生成的影响。结果表明,We数越大,壁面温度Tw越大,液滴受传热量越大,液滴与壁面的传热强度受二次液滴影响;W数越大,壁面温度Tw越大,生成的二次液滴数量越多。

关键词：液滴热壁面 SPH方法传热