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帆片结构张满度变化对环帆伞气动性能的影响

清华大学学报（自然科学版） 2023年第3期63卷 322-329页

作者：高畅李岩军余莉聂舜臣南京航空航天大学、飞行器环境控制与生命保障工业和信息化部重点实验室南京210016

该文以某型环帆伞为研究对象,基于稳降状态下环帆伞的气动外形建立了伞衣绕流流场数值模型,通过对不同帆片排气方向下环帆伞尾流、伞衣缝射流和伞衣表面压力等进行研究,分析帆片结构对环帆伞减速及稳定性能的影响及其原理,在此基础上探... 详细信息

该文以某型环帆伞为研究对象,基于稳降状态下环帆伞的气动外形建立了伞衣绕流流场数值模型,通过对不同帆片排气方向下环帆伞尾流、伞衣缝射流和伞衣表面压力等进行研究,分析帆片结构对环帆伞减速及稳定性能的影响及其原理,在此基础上探究了张满度变化对环帆伞气动性能的影响。结果表明:向上排气结构环帆伞受通过月牙缝顺流气柱的作用,轴向阻力减小,但偏离平衡位置时伞衣获得恢复力矩,因此与向下排气伞衣相比,阻力系数减小,稳定性增强;随着帆片结构张满度的增加,向上排气伞衣阻力系数增大,向下排气伞衣阻力系数减小;2种排气方向的环帆伞均存在稳定性能最优的张满度值。研究结果对改进环帆伞设计提供了一定的理论参考。

关键词：环帆伞帆片结构张满度数值模拟气动性能

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封闭腔体排液孔的流量系数研究

应用数学和力学 2023年第1期44卷 61-69页

作者：胡仁强张涛卢柳韵许常悦南京航空航天大学飞行器环境控制与生命保障工业和信息化部重点实验室南京210016

该文利用数值方法模拟了封闭腔体的排液流动,获取了排液孔的流量系数.通过量纲分析法研究了小孔流量系数的主要影响因素,拟合了计算小孔流量系数的经验公式.结果表明:当水头高度小于200 mm时,小孔流量系数随水头高度的增加而减小;当水... 详细信息

该文利用数值方法模拟了封闭腔体的排液流动,获取了排液孔的流量系数.通过量纲分析法研究了小孔流量系数的主要影响因素,拟合了计算小孔流量系数的经验公式.结果表明:当水头高度小于200 mm时,小孔流量系数随水头高度的增加而减小;当水头高度大于200 mm时,小孔流量系数稳定在0.61附近.不同厚径比的小孔流量系数表现为两种不同的形式:小厚径比的小孔呈现薄孔流动特性,流量系数为0.6左右;大厚径比的小孔呈现厚孔流动特性,流量系数为0.8左右.

关键词：数值模拟流量系数量纲分析经验公式

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液氮滴撞击壁面相变行为的数值研究

物理学报 2019年第24期68卷 195-209页

作者：赵可佘阳梓蒋彦龙秦静张振豪南京航空航天大学飞行器环境控制与生命保障工业和信息化部重点实验室

采用Level Set-VOF方法建立单液氮滴撞击壁面的数值模型,探索壁面润湿性(30°-150°)、撞击速度(0.1和1.6 m/s)及壁面温度(300-500 K)对液滴撞壁演化过程中相变行为的影响,并理论推导了气膜生长数学模型.结果表明:增强壁面润湿性、提高... 详细信息

采用Level Set-VOF方法建立单液氮滴撞击壁面的数值模型,探索壁面润湿性(30°-150°)、撞击速度(0.1和1.6 m/s)及壁面温度(300-500 K)对液滴撞壁演化过程中相变行为的影响,并理论推导了气膜生长数学模型.结果表明:增强壁面润湿性、提高撞击速度有利于液滴沿径向铺展,从而增大了换热面积并降低热阻,使换热性能得到显著提升;提高壁面温度增大了换热温差,热流密度随之上升;三相接触线处热阻较小导致边缘处热流密度高于中心处,不同润湿壁面上热流分布的差异性因初始速度的增大而缩小,呈现明显的速度效应;在膜沸腾区,传热过程主要集中在撞击初期,气膜是主要换热热阻;基于质量守恒和能量守恒建立气膜生长数值模型,模型预测结果与本文模拟结果和其他研究结果非常吻合.

关键词： Leidenfrost 液氮液滴撞击 Level Set模拟

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方柱跨声速流动中的剪切层和尾迹特性

上海交通大学学报 2021年第4期55卷 403-411页

作者：许常悦郑静王哲王彬南京航空航天大学飞行器环境控制与生命保障工业和信息化部重点实验室南京210016

采用尺度自适应模拟(SAS)方法研究了来流马赫数Ma为0.71、雷诺数Re为4×10^(5)的方柱跨声速绕流,并对分离剪切层和尾迹特性进行了深入分析.为了验证SAS方法的可靠性,将SAS结果与已有数值和实验结果进行了对比.在当前的跨声速流场中,剪... 详细信息

采用尺度自适应模拟(SAS)方法研究了来流马赫数Ma为0.71、雷诺数Re为4×10^(5)的方柱跨声速绕流,并对分离剪切层和尾迹特性进行了深入分析.为了验证SAS方法的可靠性,将SAS结果与已有数值和实验结果进行了对比.在当前的跨声速流场中,剪切层中的对流马赫数约为0.6,这意味着Kelvin-Helmholtz不稳定性主导剪切层的初始阶段演化.在剪切层的初始阶段,可以看出扰动涡沿展向呈现滚筒状结构.剪切层外侧附近和方柱的回流区均出现倍频现象,这与剪切层中存在明显的涡合并有关.压力场的本征正交分解表明,方柱跨声速流场中的主导流动模态为反对称模态,这与尾迹中的涡脱落现象和剪切层引起的压缩波传播有关.

关键词：方柱激波剪切层 Lamb矢量尺度自适应模拟

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过载环境下水平管内水的流动沸腾特性

航空动力学报 2022年第1期37卷 46-54页

作者：李根方贤德罗组分覃业棋南京航空航天大学航空学院飞行器环境控制与生命保障工业和信息化部重点实验室南京210016

利用地面离心旋转台实验研究了不同过载环境下水在1.8 mm内径水平管内流动沸腾的摩擦压降特性。实验工况为过载加速度1.00g~3.16g,质量流速为230、330 kg/(m^(2)·s),热流密度为102、141 kW/m^(2),干度为0.07~0.58。结果表明:不同过载... 详细信息

利用地面离心旋转台实验研究了不同过载环境下水在1.8 mm内径水平管内流动沸腾的摩擦压降特性。实验工况为过载加速度1.00g~3.16g,质量流速为230、330 kg/(m^(2)·s),热流密度为102、141 kW/m^(2),干度为0.07~0.58。结果表明:不同过载环境、干度、热流密度和质量流速对水的摩擦压降均有影响。摩擦压降随着过载的增加而略微减小,随着干度的增加而明显增大。另外热流密度和质量流速的增大均会增加摩擦压降,并且受到质量流速的影响更为显著。评价了8个常重力流动沸腾摩擦压降预测模型对实验数据的适用性,其中最小的平均绝对误差和平均相对误差分别为7.8%和6.9%。由于流动沸腾流型受到过载的影响较大,因此利用Fluent软件模拟研究了常重力和过载环境下的流型图,模拟结果显示过载对流动沸腾气液分离影响明显。

关键词：过载流动沸腾微通道摩擦压降流型

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某核电厂主给水泵电动机轴向振动故障诊断

振动．测试与诊断 2021年第3期41卷 527-531,623页

作者：舒相挺杨璋徐逸哲蒋彦龙南京航空航天大学飞行器环境控制与生命保障工业和信息化部重点实验室南京210016

某型主给水泵电动机运行时,多次出现相似的轴向振动高缺陷,影响到设备安全。针对此问题,结合该型电动机结构特点,建立两侧球轴承支承的简易转子动力学模型。当球轴承自动调心功能不佳时,理论分析得知:转子两侧端部气隙会出现混合偏心、... 详细信息

某型主给水泵电动机运行时,多次出现相似的轴向振动高缺陷,影响到设备安全。针对此问题,结合该型电动机结构特点,建立两侧球轴承支承的简易转子动力学模型。当球轴承自动调心功能不佳时,理论分析得知:转子两侧端部气隙会出现混合偏心、轴颈承力中心线与轴承座中心线不重合等缺陷;在不平衡磁拉力与不平衡离心力耦合作用下会激发与径向振动特征相似的轴向振动;当气隙混合偏心距以静偏心为主时,轴向振动的频谱以二倍转子旋转频率为主,振幅与等效偏心距成比例;提高转子平衡精度降低等效偏心距的新方法可同时降低径向振幅与轴向振幅。通过改善球轴承工作状态、优化气隙超差情况及动平衡试验彻底解决了该类共性缺陷,验证了理论分析的正确性。

关键词：核电厂电动机球轴承不平衡磁拉力轴向振动

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操纵方式对翼伞系统雀降性能的影响研究

北京航空航天大学学报 2023年

作者：程杨仇博文余莉李岩军曹皓然南京航空航天大学航空学院南京航空航天大学飞行器环境控制与生命保障工业和信息化部重点实验室

文章建立了翼伞系统两体9自由度动力学模型，采用龙格库塔法进行了动力学编程计算，系统速度、翼伞及载荷姿态的数值结果和文献规律一致，最大误差为8.2%。在此基础上，开展了分级操纵及操纵速度对翼伞系统雀降性能的影响研究，得到了... 详细信息

文章建立了翼伞系统两体9自由度动力学模型，采用龙格库塔法进行了动力学编程计算，系统速度、翼伞及载荷姿态的数值结果和文献规律一致，最大误差为8.2%。在此基础上，开展了分级操纵及操纵速度对翼伞系统雀降性能的影响研究，得到了翼伞最小水平速度、最小垂直速度及最大攻角的变化规律。研究结果表明：一次操纵的雀降性能优于分级操纵；操纵时间过长或过短均会导致垂直速度增加；采用“先快后慢”和“匀速下拉”均能保证良好的雀降性能，操纵速度的选择应同时考虑最小垂直速度及翼伞飞行的稳定性。

关键词：翼伞雀降性能 9自由度模型操纵方式操纵速度

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伞衣织物微孔射流透气特性

清华大学学报（自然科学版） 2023年第3期63卷 330-337页

作者：孙志鸿仇博文余莉李岩军聂舜臣南京航空航天大学、航空学院飞行器环境控制与生命保障工业和信息化部重点实验室南京210016 南京航空航天大学、航空学院南京210016

为研究伞衣微孔透气结构的射流特性,该文基于TexGen建立了2种织物的微观模型,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)技术开展了不同压差下的孔隙射流流场研究,探究了沿孔隙中心轴线速度和压力的变化规律。结果表明:不... 详细信息

为研究伞衣微孔透气结构的射流特性,该文基于TexGen建立了2种织物的微观模型,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)技术开展了不同压差下的孔隙射流流场研究,探究了沿孔隙中心轴线速度和压力的变化规律。结果表明:不同孔隙结构织物均有相似的流场分布规律,孔隙射流存在速度增幅区、速度衰减区、尾流衰减区和尾流过渡区4个区域;沿轴向的速度、压力梯度主要出现在速度增幅区和速度衰减区;中心轴线的最大速度点和最小压强点均位于孔隙喉部后方约0.145t(t为织物厚度)处;尾流衰减区的流动特性不受内外压差的影响,当压差大于200 Pa时,织物孔隙内和尾流场的流动特征参数变化仅由织物结构决定。结合射流区长度与织物透气量间的指数衰减关系提出了普适的射流影响域模型。该文研究方法对探究透气降落伞的精细尾流结构,提高透流伞衣流场模型的准确性具有重要意义。

关键词：降落伞伞衣织物微孔射流数值计算

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管内绝热气液两相流摩擦压降计算

工程热物理学报 2019年第2期40卷 342-349页

作者：陈妍宇方贤德南京航空航天大学飞行器环境控制与生命保障工业和信息化部重点实验室南京210016

正确的管内气液两相流摩擦压降计算对动力设备的选型和系统安全经济运行具有重要作用。本文以R410A、R134a和R1234yf等14种制冷剂为研究对象,对绝热管内气液两相流摩擦压降特性进行了研究。主要内容包括:从23篇论文中收集了2922组管内... 详细信息

正确的管内气液两相流摩擦压降计算对动力设备的选型和系统安全经济运行具有重要作用。本文以R410A、R134a和R1234yf等14种制冷剂为研究对象,对绝热管内气液两相流摩擦压降特性进行了研究。主要内容包括:从23篇论文中收集了2922组管内绝热气液两相流摩擦压降实验数据;收集了30个气液两相流摩擦压降关联式;用收集到的实验数据对这30个关联式分对总数据库和单个工质两种情况,进行了评价分析;分析了干度和工质热物性对两相流摩擦压降的影响。结果表明,对总数据库的最小平均绝对误差为19.7%,说明模型预测精度需要改进。研究结果为两相流摩擦压降公式的合理选用提供了依据,为两相流摩擦压降的进一步研究提供了参考。

关键词：两相流摩擦压降绝热气液关联式