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耐火材料 2009年第3期43卷 199-202页

作者：刘辉敏孙加林王金相北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 洛阳理工学院材料科学与工程系河南洛阳471023 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司河南省特种耐火材料重点实验室河南洛阳471039

为提高透气砖的使用寿命,对其因吹氩而产生的热梯度应力场进行了模拟分析,以确定狭缝的合理尺寸及数量。首先根据研究目的和透气砖工作特点,在适当简化其结构和边界条件的基础上,建立了它的二维平面应变有限元模型。然后在保持透气砖尺... 详细信息

为提高透气砖的使用寿命,对其因吹氩而产生的热梯度应力场进行了模拟分析,以确定狭缝的合理尺寸及数量。首先根据研究目的和透气砖工作特点,在适当简化其结构和边界条件的基础上,建立了它的二维平面应变有限元模型。然后在保持透气砖尺寸和狭缝分布形式一定的前提下,研究了狭缝尺寸和数量变化对透气砖热梯度应力场的影响。研究结果表明:(1)热梯度应力仅在狭缝附近有剧烈变化,且狭缝尺寸及数量变化对最大拉应力影响不大;(2)狭缝越长,透气砖的整体热应力越大;(3)狭缝宽度变化对透气砖整体热应力分布影响不大;(4)对于本次分析来讲,狭缝最佳条数为20条。

关键词：透气砖狭缝数量狭缝尺寸热梯度应力有限单元法

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零质量射流尺寸对湍流边界层控制的影响

零质量射流尺寸对湍流边界层控制的影响

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作者：罗爽哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

高速运动物体的空气阻力及运输管道内壁产生的摩擦力大部分来源于表面摩擦力,这部分摩擦力会消耗大量的能源。壁面摩擦力的产生与湍流边界层的存在有着密切的关系。湍流边界层控制减阻技术能有效减小表面摩擦阻力,带来巨大的工程和经济... 详细信息

高速运动物体的空气阻力及运输管道内壁产生的摩擦力大部分来源于表面摩擦力,这部分摩擦力会消耗大量的能源。壁面摩擦力的产生与湍流边界层的存在有着密切的关系。湍流边界层控制减阻技术能有效减小表面摩擦阻力,带来巨大的工程和经济效益。本论文运用热线测量技术,d SPACE实时仿真控制系统和压电陶瓷片制作而成的零质量射流激励器组成了开环控制系统。本论文利用该系统探究零质量射流激励器狭缝尺寸对湍流边界层的影响,以期找到最优的减阻控制参数。本论文利用边界层热线探针测量不同激励频率f(=fv/u,其中v和u分别是空气的运动粘度和摩擦速度,其范围为0.28～0.85)和不同的激励电压V(=5 V～90 V,正弦函数交流电)对减阻量的影响。分析测量数据发现局部壁面减阻量随驱动电压的升高呈现先增大后减小的趋势,随着驱动频率的增加呈现相同的变化规律。本论文研究五个不同狭缝尺寸的零质量射流激励器(包括狭缝宽度1 mm,狭缝长度分别为18 mm,24 mm,30 mm的三个零质量射流激励器及狭缝长度为24 mm,狭缝宽度为0.75 mm和1.5 mm的两个零质量射流激励器)对湍流边界层控制的影响,得到每个激励器的最佳减阻效果及最佳控制参数。五个激励器的最大局部减阻量分别为47%(最优控制参数f=0.71,V=35 V)、52%(最优控制参数f=0.71,V=60 V)、31%(最优控制参数f=0.57,V=65 V)、33%(最优控制参数f=0.71,V=25 V)、43%(最优控制参数f=0.57,V=70 V)。五个激励器减阻效果最好的是狭缝长度为24 mm,狭缝宽度为1 mm的零质量射流激励器。五个激励器分别使用其对应最优的激励电压及频率控制,利用热线探针测量流向恢复区的变化情况。五个激励器流向恢复区长度分别为310、370、210、230、280个壁面单位。同时发现流向恢复区长度与最大局部减阻量有关,局部减阻量越大,恢复区越长。本论文对边界层热线探针的速度信号,PIV图像技术的数据等进行分析,从深层次揭示了近壁面区摩擦应力减阻的物理机理。猝发事件的强度减小,准流向涡抬升抑制了其与壁面的相互作用,由此减小表面摩擦力。狭缝长度24mm、狭缝宽度1 mm的零质量射流激励器由于射流产生的涡结构更大,强度更高,对准流向涡的抬升最为明显,控制效果更好。

关键词：湍流边界层零质量射流狭缝尺寸减阻

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