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微射流撞击形成液膜的形态演变特征

力学学报 2024年第6期56卷 1563-1572页

作者：蔡国辉张晓光吴二军刘志豪王博陈晓东北京理工大学宇航学院北京100081 西安航天动力研究所西安710100 北京理工大学徐特立学院北京100081 北京理工大学医学技术学院北京100081

利用高速相机从正面和侧面两个视角拍摄了不同速度微射流撞击形成液膜的流动形态,以深入理解液膜形态演变的物理机制.实验中的射流韦伯数在6.3~404.5之间变化,结果表明:随着微射流速度的增加,射流的流动形态经历了从层流到湍流的变化,... 详细信息

利用高速相机从正面和侧面两个视角拍摄了不同速度微射流撞击形成液膜的流动形态,以深入理解液膜形态演变的物理机制.实验中的射流韦伯数在6.3~404.5之间变化,结果表明:随着微射流速度的增加,射流的流动形态经历了从层流到湍流的变化,所形成的液膜经历了液体链条、封闭液膜、边缘失稳和波动液膜等多种流动形态.侧面视角观察到了撞击点附近射流表面存在静止毛细波,其波长随韦伯数增加呈现快速减小后缓慢减小的趋势.还观察到液膜顶端存在界面不稳定状态,其摆动导致沿液膜边缘产生向下传播的界面扰动,进而在液膜边缘形成液珠,液珠又可发展成指状液丝.指状液丝的生成带走了液膜中的部分流体,导致液膜在指状液丝根部上方撕裂.当射流中出现速度脉动后,会激励起液膜表面波动.若速度脉动间歇出现,液膜波动会在扰动消失后很快衰减;而持续的速度脉动会激励产生剧烈且持续的液膜摆动.这一发现证实了速度脉动引入的有限大小的扰动是激发液膜波动的必要条件.此外,液膜波动加速了液珠形成以及液珠向指状液丝的转变过程,还影响了指状液丝的空间分布.液膜摆动使两侧的撕裂点向液膜中心汇聚,形成下游的长液丝,完成了从液膜到液丝再到液滴的雾化过程.研究还利用纹影法获得了射流从层流向过渡流演变过程中液滴直径数据,发现液滴大小概率密度分布由多峰分布逐渐转变为符合Gamma函数的单峰分布.本研究得到的微射流撞击形成液膜的演变规律和机制,为相关应用研究提供了理论支持和定量认识.

关键词：微射流撞击射流界面演变流动形态液滴分布雾化

收放伞绳对十字型伞静态气动特性影响的数值模拟研究

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北京理工大学学报 2024年第1期44卷 10-17页

作者：胡俊于菲于勇北京理工大学宇航学院北京100081

为研究十字型降落伞作为主动控制装置时,其可控性与气动特性的规律,建立了不同伞绳收缩比δ为0、10.0%、12.5%、15.0%、20.0%、25.0%时十字型伞无限质量充气的有限元模型,基于任意拉格朗日-欧拉方法进行数值模拟,分析了十字型降落伞收... 详细信息

为研究十字型降落伞作为主动控制装置时,其可控性与气动特性的规律,建立了不同伞绳收缩比δ为0、10.0%、12.5%、15.0%、20.0%、25.0%时十字型伞无限质量充气的有限元模型,基于任意拉格朗日-欧拉方法进行数值模拟,分析了十字型降落伞收缩伞绳,引起伞面几何构型不对称对气动特性的影响.结果表明:不同攻角为0°、5°、10°时,十字型降落伞的平均阻力系数随伞绳收缩比δ的增大而减小;十字型伞的瞬时升力峰值随着伞绳收缩比δ的增加而增大,方向始终由伞绳收缩一侧指向另一侧,具有较强的时变特性.

关键词：十字型降落伞伞绳收缩气动特性数值模拟任意拉格朗日欧拉方法

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轻型车制动颗粒排放研究现状

汽车工程 2024年第5期46卷 830-841,873页

作者：王昌钰李家琛谭丹葛蕴珊北京理工大学机械与车辆学院北京100081

随着汽车排气颗粒物排放标准的日益严格化,制动、轮胎磨损等产生的非排气颗粒物已经超过排气颗粒物成为汽车颗粒排放的主要来源。本文综述了制动颗粒物的研究现状,已有研究表明轻型车实际驾驶条件下制动产生的颗粒物PN排放能够达到10~(1... 详细信息

随着汽车排气颗粒物排放标准的日益严格化,制动、轮胎磨损等产生的非排气颗粒物已经超过排气颗粒物成为汽车颗粒排放的主要来源。本文综述了制动颗粒物的研究现状,已有研究表明轻型车实际驾驶条件下制动产生的颗粒物PN排放能够达到10~(12)#/km级别,PM排放最高可达21 mg/km,均超过国六尾气排放限值,并且有相当一部分集中在极细颗粒物水平(<100 nm),且颗粒物中含有PAHs等致癌物质。未来应制定相应的标准,规范制动颗粒物测量和控制方法。

关键词：制动颗粒物排放非尾气排放交通源排放

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基于三维层析方法的受限空间内喷雾测量

工程热物理学报 2024年第1期45卷 271-278页

作者：凌晨陈海岩伍岳北京理工大学机械与车辆学院北京100081

三维层析方法通过相机采集待测信号在空间各方向上的二维投影,利用层析算法重构其三维空间分布,具有时空分辨能力,是测量和评估发动机缸内扩散和燃烧的新兴技术。为了使该方法能适用于受限空间,我们通过光线逆向追踪法和斯涅尔折射定律... 详细信息

三维层析方法通过相机采集待测信号在空间各方向上的二维投影,利用层析算法重构其三维空间分布,具有时空分辨能力,是测量和评估发动机缸内扩散和燃烧的新兴技术。为了使该方法能适用于受限空间,我们通过光线逆向追踪法和斯涅尔折射定律建立受限空间内待测信号和投影之间的映射关系,开发了三维跨界面层析算法。本文使用该算法对连续变化的受限空间内喷雾信号进行了重构实验,并计算出了喷雾表面曲率、速度以及其间的耦合关系。

关键词：层析扭曲修正三维曲率表面速度

高旋弹二维修正引信双旋结构气动特性及气动力表征

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北京理工大学学报 2024年第4期44卷 359-368页

作者：申强仇李良蒲文洋李红云北京理工大学机电学院北京100081

针对配二维弹道修正引信高旋弹具有弹体气动参数非对称、纵向和横向修正紧密耦合等问题,为了准确表征高旋弹气动参数、明确修正弹丸气动特性和产生机理,提出了基于CFD(computational fluid dynamics)仿真的双旋结构气动力计算分析方法.... 详细信息

针对配二维弹道修正引信高旋弹具有弹体气动参数非对称、纵向和横向修正紧密耦合等问题,为了准确表征高旋弹气动参数、明确修正弹丸气动特性和产生机理,提出了基于CFD(computational fluid dynamics)仿真的双旋结构气动力计算分析方法.在构建双滚转域流场仿真模型的基础上,对比了二维修正引信不同控制状态下的弹丸受力情况;明确了高旋弹固有气动力和二维修正引信所引起的气动力;建立并推导了攻角与滚转角耦合情况下的舵片受力模型.研究表明:针对二维修正组件,需要考虑合攻角与舵滚转角的相对位置关系以计算诱导阻力;受迎背风和舵片绕流影响,舵片受力模型和弹体的横、纵向气动力均随攻角、滚转角及马赫数变化.

关键词：高旋弹二维弹道修正 CDF仿真计算固定舵双旋体

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拉伸变焦线性菲涅尔聚光器集热特性研究

工程热物理学报 2024年第4期45卷 942-948页

作者：梁深马兴龙何谦唐艺郑宏飞北京理工大学机械与车辆学院北京100081

轻薄、光学效率高的线性菲涅尔透镜有望被广泛应用于太阳能聚光领域。然而,线性菲涅尔透镜在光线倾斜入射时焦距会变短,导致其全天有效集热时间短、集热效率低,严重阻碍了其规模化应用进程。为此,本文提出一种由超弹性透明材料制作的拉... 详细信息

轻薄、光学效率高的线性菲涅尔透镜有望被广泛应用于太阳能聚光领域。然而,线性菲涅尔透镜在光线倾斜入射时焦距会变短,导致其全天有效集热时间短、集热效率低,严重阻碍了其规模化应用进程。为此,本文提出一种由超弹性透明材料制作的拉伸变焦线性菲涅尔聚光器。当光线倾斜入射时,通过力学拉伸改变透镜的棱镜结构,以此调整棱镜对光线的偏折角度,实现变焦。通过力学和光学仿真,揭示了该菲涅尔透镜在拉伸变形中的聚光特性。实际制作了开口宽度为200 mm、焦距为360 mm的菲涅尔透镜,并对其进行了实验研究。结果表明,拉伸变焦策略可将线性菲涅尔聚光集热系统的有效工作时长提高2 h以上,其全天高效聚光集热时长达6.5 h,期间的平均集热效率约为0.6。

关键词：线性菲涅尔透镜拉伸变焦倾斜入射焦距变化太阳能聚光

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燃料电池增程式动力系统能量管理策略研究

北京理工大学学报 2024年第1期44卷 51-59页

作者：张付军胡博睿张虹北京理工大学机械与车辆学院北京100081

以某款纯电动客车为研究对象,以增加车辆续驶里程为目的,提出燃料电池增程式混合动力系统结构,根据性能指标对动力系统各部件进行匹配计算和选型.提出了开关/功率跟随式能量管理策略,基于Cruise和Simulink分别搭建了整车动力系统模型和... 详细信息

以某款纯电动客车为研究对象,以增加车辆续驶里程为目的,提出燃料电池增程式混合动力系统结构,根据性能指标对动力系统各部件进行匹配计算和选型.提出了开关/功率跟随式能量管理策略,基于Cruise和Simulink分别搭建了整车动力系统模型和燃料电池及能量管理策略模型并进行联合仿真.结果表明,采用文中提出的能量管理策略车辆经济性相对于开关式和能量跟随式两种控制策略分别提高62%和31%,续驶里程相对于该两种控制策略分别提高41%和18%.

关键词：燃料电池增程器动力系统匹配模型搭建联合仿真能量管理充电状态(SOC)

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自由活塞发动机电动压气机优化及熵产分析

内燃机学报 2024年第1期42卷 78-86页

作者：陈雪康施新胡晨星北京理工大学机械与车辆学院北京100081

为了使设计工况下匹配的增压器性能更优从而提高系统能量利用率,针对自由活塞发动机匹配的电动压气机,采用遗传算法对原压气机进行了优化,研究了优化前、后压气机内部流场特性,以熵产分析的方法量化了3种不可逆因素导致的流动损失,并将... 详细信息

为了使设计工况下匹配的增压器性能更优从而提高系统能量利用率,针对自由活塞发动机匹配的电动压气机,采用遗传算法对原压气机进行了优化,研究了优化前、后压气机内部流场特性,以熵产分析的方法量化了3种不可逆因素导致的流动损失,并将优化前、后压气机熵产和涡度分布对比分析,进一步明确了压气机的优化策略.结果表明:叶轮和扩压器中湍流耗散、传热耗散和黏性耗散的比例近乎为6∶3∶1.不可逆损失主要集中在叶顶间隙和叶片压力面,损失来源为间隙泄漏流与部分主流掺混形成的反向涡团.压壳中湍流耗散占比超过85%,具体表现为局部损失和沿程损失.优化后压气机等熵效率提高了6%,流道内涡团的范围、幅值大幅减小,不可逆流动损失降低.上述工作揭示了压气机流场中不同耗散机制的不可逆因素对能量损失的影响机理,为压气机气动优化设计提供指导.

关键词：自由活塞发动机电动压气机不可逆流动损失熵产涡度

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基于RGB图像的三维人手姿态估计技术综述

计算机辅助设计与图形学学报 2024年第2期36卷 161-172页

作者：肖一刘越北京理工大学光电学院北京100081

鉴于RGB相机在虚拟现实头盔等移动计算设备中的普遍性,基于RGB图像的三维人手姿态估计技术具有广阔的应用前景和研究价值,近年来已成为计算机视觉领域的一个研究热点.得益于深度学习技术的快速发展,与之相关的三维人手姿态估计算法层出... 详细信息

鉴于RGB相机在虚拟现实头盔等移动计算设备中的普遍性,基于RGB图像的三维人手姿态估计技术具有广阔的应用前景和研究价值,近年来已成为计算机视觉领域的一个研究热点.得益于深度学习技术的快速发展,与之相关的三维人手姿态估计算法层出不穷.文中回顾和总结了三维人手姿态估计技术.首先简述了三维人手姿态估计的相关工作,指出了其当前面临的挑战;然后梳理了基于RGB图像的三维人手姿态估计算法,对现有的基于参数模型方法和非参数模型方法进行了讨论,分析了每类算法包含的技术方法以及优缺点;之后总结了相关的三维手数据集与评价标准,并比较了每类算法在常用数据集上的表现;最后探讨了该技术的发展前景.

关键词：三维人手姿态估计深度学习计算机视觉 RGB图像