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基于离子液体的深度除湿技术及应用探索

工程热物理学报 2024年第10期 2958-2964页

作者：曹博文殷勇高 Giannetti Niccolo Saito Kiyoshi 东南大学能源与环境学院低碳型建筑环境设备与系统节能教育部工程研究中心早稻田大学基础科学与工程研究生院早稻田大学早稻田高等研究所早稻田大学应用力学和航空航天工程系

液体深度除湿是实现低湿度行业低碳转型的一种有效途径。目前，具有深度除湿潜力(极低蒸气压、非结晶和无腐蚀)的离子液体是传统盐溶液的理想替代。本研究搭建了离子液体深度除湿实验平台，并分析了不同运行工况下的除湿性能。结果表明... 详细信息

液体深度除湿是实现低湿度行业低碳转型的一种有效途径。目前，具有深度除湿潜力(极低蒸气压、非结晶和无腐蚀)的离子液体是传统盐溶液的理想替代。本研究搭建了离子液体深度除湿实验平台，并分析了不同运行工况下的除湿性能。结果表明：降膜/鼓泡吸收方式均能实现较高的深度除湿效果，最低出风含湿量可降至2.0 g/kg(da)以下。同时，对于进口含湿量为3.3 g/kg(da)的低湿工况，降膜装置的除湿效率仅为40%左右。然而，鼓泡装置的除湿效率可达到81%，有效开发了离子液体的深度除湿潜力。此外，总结了两种吸收方式的先进性与适用性，为离子液体深度除湿技术的应用提供指导。

关键词：深度除湿离子液体除湿性能实验研究

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雷诺数指数与雷诺数比的关系分析与应用

航空动力学报 2024年第7期39卷 116-125页

作者：倪明魏佐君赵晨彦任光明甘晓华南方科技大学工学院力学与航空航天工程系广东深圳518055

雷诺数指数(RNI)与雷诺数比(RNR)作为常用的雷诺数相关问题重要无量纲数广泛地用于航空发动机研发过程中,然而前者多用于工程研制阶段,后者多用于研究初期阶段,两者长期处于应用层级割裂状态.为了厘清RNI与RNR之间的关系,首先用Π定理... 详细信息

雷诺数指数(RNI)与雷诺数比(RNR)作为常用的雷诺数相关问题重要无量纲数广泛地用于航空发动机研发过程中,然而前者多用于工程研制阶段,后者多用于研究初期阶段,两者长期处于应用层级割裂状态.为了厘清RNI与RNR之间的关系,首先用Π定理和无量纲数代数推导两种方法推导出了 RNI,结果揭示了 RNI的物理含义为考虑马赫数修正的RNR,代表了雷诺数强相似性原理;RNR仅基于表速相似,代表了雷诺数弱相似性原理.其次,比较了雷诺数指数与雷诺数比之间的关系,在两者的相对差仅为温度的函数,在工况温度比处于0.94~1.06的范围时,RNI与RNR两者相差±3%以内,认为两者可以互换;因为工况间温度比差距过大目前以RNR为自变量的雷诺数修正公式在实际使用中误差过大的原因之一.最后,给出了一种基于RNI为1.0、保证雷诺数强相似性的冷热态工作点模化方法,作为RNI的应用范例,并给出了两组冷热态换算结果,计算得到冷热态工况的Π函数是一致的,因此可以认为冷热态模化满足相似性原理.分析并解释了 RNI与RNR的关系,可作为航空发动机研制各阶段中雷诺数相关问题无量纲参数选取的依据.

关键词：雷诺数指数雷诺数比相似性模化冷热态模化

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基于Vold-Kalman滤波的机动飞行下转子支承系统振动特性实验研究

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推进技术 2024年

作者：范翔南陈曦张博杨德志任光明南方科技大学力学与航空航天工程系

机动飞行条件下高速转子系统会同时受到环境载荷以及转子自身的共同激励而产生强烈的强迫响应。为研究其复杂的振动特性，本文采用Vold-Kalman滤波（Vold-Kalman Filter， VKF）对不同基础运动激励下转子系统的实测振动信号进行阶次跟... 详细信息

机动飞行条件下高速转子系统会同时受到环境载荷以及转子自身的共同激励而产生强烈的强迫响应。为研究其复杂的振动特性，本文采用Vold-Kalman滤波（Vold-Kalman Filter， VKF）对不同基础运动激励下转子系统的实测振动信号进行阶次跟踪滤波。为验证VKF的有效性及参数设置的可靠性，通过转子动力特性计算生成系统响应的仿真信号，并通过加噪处理模拟测量信号，然后通过VKF提取目标阶次的时域波形。通过陀螺运动转子动力学试验，测得不同基础转动激起的系统振动响应，组合使用VKF和计算阶次跟踪（Computed Order Tracking，COT）提取并分离了转子转频信号和基础低频信号的时域和阶次信息。结果表明，单轴滚转或俯仰运动均会激起与其频率一致的低频振动响应，且滚转、俯仰角速度的大小会影响该低频信号的幅值大小；随着基础运动角速度的变化，转子前四阶振动分量没有发生明显的变化，而基础运动频率与转频之间的频带区域有显著变化。此方法有效地提升了机动飞行下转子支承系统振动信号处理与分析的准确度和效率，降低了信号噪声。

关键词： Vold-Kalman滤波相对带宽机动飞行转子支承系统振动特性试验

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HFE-7100平行微通道流动沸腾实验

物理学报 2024年第5期73卷 178-189页

作者：解奕晨庄晓如岳思君李翔余鹏鲁春南方科技大学力学与航空航天工程系深圳518055 深圳职业技术大学机电工程学院深圳518055

微通道流动沸腾冷却技术兼具相变潜热和微尺度效应的诸多优点,是解决微电子器件热致失效问题的重要方法之一.HFE-7100是一种安全环保的电子氟化液,特别适用于微电子器件的冷却.本文在水力直径为0.5 mm的矩形平行微通道内,对HFE-7100的... 详细信息

微通道流动沸腾冷却技术兼具相变潜热和微尺度效应的诸多优点,是解决微电子器件热致失效问题的重要方法之一.HFE-7100是一种安全环保的电子氟化液,特别适用于微电子器件的冷却.本文在水力直径为0.5 mm的矩形平行微通道内,对HFE-7100的流动沸腾传热和两相流动特性进行了实验研究,测量范围为常压下质量流率88.9-277.8 kg·m^(-2)·s^(-1)、入口过冷度20.5-35.5℃和有效热流密度12-279 kW·m^(-2).本文分析了质量流率、入口过冷度、有效热流密度和干度对传热系数和压降的影响,发现在较低的入口过冷度下HFE-7100出现了沸腾迟滞现象,且增大入口过冷度和质量流率会延缓沸腾起始点的发生,且会提高传热系数和临界热流密度.两相压降受有效热流密度影响较大,且在定干度下不同质量流率的两相压降在塞状流和环状流阶段有明显差异.同时,通过观测两相流型,对流动沸腾传热现象进行了分析.本文还将两相压降实验数据与文献关联式预测值进行了对比,与Lockhart提出的关联式预测值偏差为19.6%.本文研究结果可为微电子器件散热设备的优化设计提供理论指导:以HFE-7100作为传热工质并将微通道流动沸腾冷却技术应用于微电子器件散热设备,可以提高设备的稳定性和可靠性;在不同热流密度的设备中通过控制入口过冷度和质量流率可有效地提升其散热性能;采用Lockhart提出的两相压降关联式可预测散热设备所需的泵功.

关键词：流动沸腾微通道 HFE-7100 传热电子器件

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多棱柱绕流气动噪声的试验研究

航空学报 2024年

作者：张栩齐刘宇南方科技大学力学与航空航天工程系

通过风洞试验开展多棱柱绕流远场气动噪声测试并进行分析。由于多棱柱存在离散边、点，试验在引入攻角影响后分为角对来流及面对来流两种条件下进行。考虑多棱柱的应用场景，试验雷诺数选择在基于外接圆直径的亚临界雷诺数区间2万至8万... 详细信息

通过风洞试验开展多棱柱绕流远场气动噪声测试并进行分析。由于多棱柱存在离散边、点，试验在引入攻角影响后分为角对来流及面对来流两种条件下进行。考虑多棱柱的应用场景，试验雷诺数选择在基于外接圆直径的亚临界雷诺数区间2万至8万进行。分析不同多棱柱构型的远场噪声功率谱密度和总声压级特性规律，并探索相较于圆柱是否存在降噪潜力。试验结果表明，多数多棱柱绕流产生以单个纯音为主导的噪声频谱，其总声压级符合基于偶极子噪声标度律的速度6次方定律，但16棱柱在超过一定雷诺数后并不满足此规律，推测是由流动转捩造成。此外，3棱柱和4棱柱在角对、以及5棱柱在面对来流时相较于圆柱有一定的降噪效果。

关键词：多棱柱气动声学圆柱偶极子声源声学风洞试验

移动车辆激励的内埋膜复合材料桥梁结构动力学计算

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力学学报 2024年

作者：白建涛王东禹孙鹏飞左文杰吉林大学机械与航空航天工程学院

桥梁通常由钢筋混凝土复合材料构成，钢筋数量众多且以铺层方式埋于混凝土内部。传统方法通常采用二维梁单元建模，进行桥梁动力学计算，虽然具有很高的求解效率，但计算精度较低。本文提出了内埋膜复合材料模型，对钢筋混凝土桥梁结构... 详细信息

桥梁通常由钢筋混凝土复合材料构成，钢筋数量众多且以铺层方式埋于混凝土内部。传统方法通常采用二维梁单元建模，进行桥梁动力学计算，虽然具有很高的求解效率，但计算精度较低。本文提出了内埋膜复合材料模型，对钢筋混凝土桥梁结构进行均匀化建模，建立了移动车辆激励的桥梁结构有限元求解模型，实现了车桥耦合动力学问题计算。将钢筋铺层结构等体积等效为膜结构，分别对混凝土实体结构和膜结构进行有限元离散，建立了实体单元和膜单元的内埋约束方程，描述了钢筋和混凝土之间的相互作用关系。给出了移动载荷的计算方法，采用射线法识别移动载荷加载单元位置，推导了实体桥梁与车辆模型的车桥耦合系统动力学方程，采用HHT-α方法构造了动力学方程求解格式，通过数值算例验证了方法的有效性。本文采用内埋膜方法对桥梁复合材料结构进行精细建模，可以获得移动车辆激励工况下精确的车辆与桥梁动力学响应，将在桥梁动力冲击分析、桥梁损伤识别和健康监测等方面有重要应用。

关键词：桥梁结构移动车辆内埋膜模型动力学计算

纤维增强热固性树脂基复合材料成型过程数值模拟研究进展

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材料工程 2024年第5期52卷 46-56页

作者：赵华坤于涛程泽非徐鉴李岩同济大学航空航天与力学学院上海200092

纤维增强热固性树脂基复合材料在高端制造领域应用广泛,其固化过程涉及树脂流动、固化反应发生、残余应力引发固化变形等多个步骤。数值模拟纤维增强热固性树脂基复合材料的工艺成型过程是一个多场耦合的复杂问题,建立完善的数值模拟方... 详细信息

纤维增强热固性树脂基复合材料在高端制造领域应用广泛,其固化过程涉及树脂流动、固化反应发生、残余应力引发固化变形等多个步骤。数值模拟纤维增强热固性树脂基复合材料的工艺成型过程是一个多场耦合的复杂问题,建立完善的数值模拟方法用来预测其成型过程中的固化行为对于工艺类型选择、工艺参数设计和复合材料构件性能优化具有重要的理论与实践意义。本文归纳了数值模拟纤维增强热固性树脂基复合材料成型过程的主要研究进展,并讨论了不同数值模型的适用条件,通过分析同一问题不同模型的适用条件可以为复合材料固化工艺及参数设计的选择提供指导。提升精度和降低成本是数值模型迭代优化的主要研究方向。在此基础上,本文对数值模拟纤维增强热固性树脂基复合材料成型过程进行了总结,并认为未来可以从复合材料的树脂流动多尺度建模、机器学习与材料基因组方法在复合材料的构件优化设计中的应用和残余应力对复合材料的性能及使用寿命的影响等方面开展研究。

关键词：纤维增强复合材料数值模拟热固性树脂成型工艺

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混合动力分布式电推进飞行器总体设计

航空动力学报 2024年第9期39卷 149-161页

作者：李嘉诚盛汉霖陈欣史昊蓝张天宏南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

以运-7飞机作为参考机型,进行了分布式电推进飞行器的总体设计与性能分析。设计了改型后的分布式电推进飞行器的动力系统,包括螺旋桨参数设计,机翼参数修正,电动机功率计算与选型,螺旋桨气动设计,最终完成混合动力系统的设计。完整地计... 详细信息

以运-7飞机作为参考机型,进行了分布式电推进飞行器的总体设计与性能分析。设计了改型后的分布式电推进飞行器的动力系统,包括螺旋桨参数设计,机翼参数修正,电动机功率计算与选型,螺旋桨气动设计,最终完成混合动力系统的设计。完整地计算了改型后飞行器的各部分质量增减情况并分析其飞行性能,相比参考机型,航程与航时分别增加了540 km与1.2 h,增加幅度超过20%,最终进行了分布式电推进飞行器的三维建模与气动特性分析。为分布式电推进飞行器建模、仿真与控制及工程应用提供了理论依据。

关键词：分布式电推进绿色航空飞行器设计推进系统设计性能分析气动特性分析

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杨桃启发的仿生星形薄壁结构耐撞性研究

机械强度 2024年第1期46卷 40-47页

作者：孙煜洲杨卓然夏炎蒋晗西南交通大学力学与航空航天学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031

薄壁吸能结构在航空航天和交通运输等领域发挥着重要作用。受具有出色抗压特性的杨桃果实启发,设计了仿生星形薄壁结构。通过有限元仿真、实验和理论分析结构变形和吸能机制,讨论截面形状和几何参数对薄壁结构吸能特性的影响。探究了层... 详细信息

薄壁吸能结构在航空航天和交通运输等领域发挥着重要作用。受具有出色抗压特性的杨桃果实启发,设计了仿生星形薄壁结构。通过有限元仿真、实验和理论分析结构变形和吸能机制,讨论截面形状和几何参数对薄壁结构吸能特性的影响。探究了层级设计与加强筋配置对星形薄壁结构耐撞性的优化效果。结果表明,星形薄壁结构具有规则的渐进折叠变形机制,其比吸能、压溃力效率等耐撞性能大幅优于常见截面的薄壁结构,具有良好的工程应用潜力。

关键词：耐撞性薄壁结构能量吸收有限元仿真结构仿生学

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