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第八届全国实验流体力学学术会议

作者：韩志燚陈建民刘应征上海交通大学动力机械与动力工程学院上海交通大学机械与动力工程教育部重点实验室

PIV技术是现在流场分析中最为有效的技术之一,其基本原理是在流场中散播适量示踪粒子,用自然光或激光片光源照射所测流场区域,形成光照平面,使用CCD等摄相设备获取示踪粒子的运动图像,并记录相邻两帧图像序列之间的时间间隔,并对拍摄到... 详细信息

PIV技术是现在流场分析中最为有效的技术之一,其基本原理是在流场中散播适量示踪粒子,用自然光或激光片光源照射所测流场区域,形成光照平面,使用CCD等摄相设备获取示踪粒子的运动图像,并记录相邻两帧图像序列之间的时间间隔,并对拍摄到的连续两幅图像进行互相关分析,识别示踪粒子图像的位移,从而得到流体的速度场。而PSV技术(粒子阴影速度场测量技术)是在PIV技术的基础上进行改良,运用体式照明技术和超薄景深技术,在一定光照区域内形成粒子阴影图像,高速相机捕捉示踪粒子的阴影,以获得相邻两幅图像内粒子的位移情况,从而进行速度场分析。相比于传统PIV技术,PSV技术不需采用昂贵的激光光源,从而可以大大减少成本。体式光源下的粒子阴影也为获得高分辨率的示踪图像提供可能。本文以基于LED光源的粒子阴影速度场测试技术为例,对PSV技术的工作原理和系统集成情况进行了详细的介绍。并且以一个简单水槽中的绕流模型为背景,分析了PSV技术在流场分析中的具体应用。文中同时对PSV技术的缺点和需要改进的地方进行了讨论,并对未来该技术的发展趋势和应用前景进行了展望。

关键词：示踪粒子 PIV LED

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二甲醚发动机低温燃烧的研究

二甲醚发动机低温燃烧的研究

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中国内燃机学会第八届学术年会

作者：方强黄震朱磊张俊军肖进上海交通大学机械与动力工程学院动力机械与工程教育部重点实验室上海 200240

二甲醚作为柴油机的替代燃料因其较低的碳烟排放而越来越受到人们的关注.但是,二甲醚发动机的NOx排放仍需进一步的降低.在一台二甲醚发动机上采用大量EGR对二甲醚低温燃烧模式进行了探索研究.研究表明:在发动机的中小负荷范围内可以实现... 详细信息

二甲醚作为柴油机的替代燃料因其较低的碳烟排放而越来越受到人们的关注.但是,二甲醚发动机的NOx排放仍需进一步的降低.在一台二甲醚发动机上采用大量EGR对二甲醚低温燃烧模式进行了探索研究.研究表明:在发动机的中小负荷范围内可以实现低NOx和低碳烟排放的低温燃烧模式.但是大量EGR造成了氧含量和燃烧温度的下降,HC和CO排放显著上升.在发动机中等负荷碳烟排放出现了略微上升,这主要是因为较长的喷油持续期增加了油气混合时间.二甲醚的φ-T图表明:二甲醚的碳烟生成区比柴油的碳烟生成区小,氮氧化物的生成区和柴油类似,当EGR为40％时,二甲醚绝热火焰温度不会通过二甲醚的排放物生成区.这也验证了二甲醚发动机采用大量EGR可以实现低温燃烧.通过对热效率的模拟分析,当CA50=-20～40ATDC CAD之间时,发动机的有效热效率可以控制在30％以上.

关键词：柴油机二甲醚低温燃烧模式有效热效率

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脉冲加热下微尺度沸腾及微汽泡动力学

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化工学报 2009年第8期60卷 1894-1899页

作者：陈钢全晓军郑平动力机械与工程教育部重点实验室上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

利用MEMS微加工技术,在微通道内集成Pt微加热器。在一定流速下改变脉冲加热电压,利用高速CCD及数据采集卡,并通过Pt温度电阻特性关系式,观察并记录微加热器表面的沸腾现象及温度变化。通过研究,观察到随加热功率变化出现的两种微尺度沸... 详细信息

利用MEMS微加工技术,在微通道内集成Pt微加热器。在一定流速下改变脉冲加热电压,利用高速CCD及数据采集卡,并通过Pt温度电阻特性关系式,观察并记录微加热器表面的沸腾现象及温度变化。通过研究,观察到随加热功率变化出现的两种微尺度沸腾现象,尤其是稳定蒸汽膜的生长在其他学者进行的相似研究中很少出现,并分析了相关的汽泡动力学,最后比较了由未完全凝结汽泡引起的两个连续脉冲过程中汽泡动力学的差异。

关键词： Pt微加热器脉冲加热微汽泡动力学

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电润湿液滴微流控芯片液滴驱动的EHD数值模拟

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工程热物理学报 2009年第8期30卷 1393-1395页

作者：洪芳军郑平曹军上海交通大学机械与动力工程学院动力机械与工程教育部重点实验室上海200240

利用液滴电水动力学方法,通过求解耦合的N-S方程,VOF方程以及电场方程,首次对电润湿非接地型单板式(开放式)液滴微流控芯片的液滴驱动过程进行了数值模拟研究。结果表明,在液滴向驱动电极运动的过程中,液滴形态呈现摇摆特性,前进和后退... 详细信息

利用液滴电水动力学方法,通过求解耦合的N-S方程,VOF方程以及电场方程,首次对电润湿非接地型单板式(开放式)液滴微流控芯片的液滴驱动过程进行了数值模拟研究。结果表明,在液滴向驱动电极运动的过程中,液滴形态呈现摇摆特性,前进和后退接触角呈现震荡特性,液滴运动速度逐渐下降,并最终停留在零电极和驱动电极的中间位置。

关键词：电润湿单板式液滴型微流控芯片电水动力学

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同向流动微气泡产生与分裂的实验研究

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工程热物理学报 2009年第7期30卷 1197-1200页

作者：全晓军陈钢郑平动力机械与工程教育部重点实验室上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

本文使用高速CCD可视化技术研究硅微通道内气液等温同向流动微气泡形成过程。作为离散相的空气和连续相的水,流经各自通道后汇聚在主通道前段;在一定的流量比值范围内,连续产生大小均匀的微气泡;发现存在bubbling和jetting两种微气泡形... 详细信息

本文使用高速CCD可视化技术研究硅微通道内气液等温同向流动微气泡形成过程。作为离散相的空气和连续相的水,流经各自通道后汇聚在主通道前段;在一定的流量比值范围内,连续产生大小均匀的微气泡;发现存在bubbling和jetting两种微气泡形成模式。气泡产生频率随空气和水的流速增大而增加。最后研究了气泡在T型微通道出口处的行为,观察到分裂和不分裂两种形式并进行了分析。

关键词：硅微通道同向流动频率气泡分裂

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利用分离盘控制隔水管涡激振动的数值模拟

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水动力学研究与进展（A辑） 2009年第1期24卷 43-48页

作者：谭波王嘉松谷斐黄震上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

涡激振动是导致深海隔水管疲劳失效的重要因素。为有效控制隔水管涡激振动,提出了利用分离盘控制涡激振动的方法。对加装0.25～2.0倍隔水管直径的分离盘后的隔水管流动进行了二维数值模拟。研究了亚临界状态下各种模型旋涡脱落的流场结... 详细信息

涡激振动是导致深海隔水管疲劳失效的重要因素。为有效控制隔水管涡激振动,提出了利用分离盘控制涡激振动的方法。对加装0.25～2.0倍隔水管直径的分离盘后的隔水管流动进行了二维数值模拟。研究了亚临界状态下各种模型旋涡脱落的流场结构、脱落模态、隔水管升阻力系数和旋涡泄放频率的变化特征。结果表明:分离盘加装前与经典的实验和计算结果吻合很好;不同尺寸的分离盘对隔水管涡激振动控制效果具有明显差异;当分离盘的长度为1.0至1.5倍的隔水管直径时,平均阻力系数可以减小20%,尾迹涡街的频率也有了较大的减小,达到控制涡激振动的最优效果。

关键词：隔水管涡激振动分离盘旋涡脱落数值模拟

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低硫柴油直喷燃烧超细颗粒排放特性研究

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科学通报 2009年第12期54卷 1773-1778页

作者：刘炜张武高李新令朱磊黄震上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室上海200240 上海交通大学环境科学与工程学院上海200240

对比研究了燃用普通柴油和低硫柴油其排气超细颗粒数量浓度分布及化学成分特征.结果表明,相对于燃用普通柴油,燃用低硫柴油其排气总颗粒质量浓度略有降低,而数量浓度显著降低,且降幅随负荷和转速增大.燃用普通柴油和低硫柴油其排气微粒... 详细信息

对比研究了燃用普通柴油和低硫柴油其排气超细颗粒数量浓度分布及化学成分特征.结果表明,相对于燃用普通柴油,燃用低硫柴油其排气总颗粒质量浓度略有降低,而数量浓度显著降低,且降幅随负荷和转速增大.燃用普通柴油和低硫柴油其排气微粒数浓度粒径分布曲线形状基本相似,同一测试工况下,相对于燃用普通柴油,燃用低硫柴油其排气积聚模态微粒数量浓度变化较小,而核模态微粒排放显著降低.发动机排气微粒主要由C,O,Cl,S,Si,Ca,Na,Al,K元素组成,燃用普通柴油和低硫柴油其排气微粒元素组成基本相似,但燃用低硫柴油排气微粒中没有发现S元素.排气微粒中挥发性有机物（SOF）主要成分有饱和烷烃（碳原子数为C15-C26）、有机酸酯和多环芳烃等.燃用低硫柴油时微粒采样中未发现多环芳烃.

关键词：低硫柴油超细颗粒数量浓度

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固体氧化物燃料电池及其混合发电系统的现状及开发

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上海电力 2009年第3期22卷 178-182页

作者：于建国许丽王玉璋翁史烈上海交通大学机械与动力工程学院动力机械及工程国家教育部重点实验室上海200240

固体氧化物燃料电池(SOFC)以其高能量转换效率、高比功率、无运动部件、堆积结构以及环境友好等特点日益受到重视。文章从燃料电池本体以及基于燃料电池的混合发电系统两方面对发达国家固体氧化物燃料电池的发展进行了调查,通过不同国... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFC)以其高能量转换效率、高比功率、无运动部件、堆积结构以及环境友好等特点日益受到重视。文章从燃料电池本体以及基于燃料电池的混合发电系统两方面对发达国家固体氧化物燃料电池的发展进行了调查,通过不同国家开发的电池以及混合发电系统的比较分析,对今后固体氧化物燃料电池的发展起到一定的指导作用。基于对燃料电池外形尺寸、进气道的尺寸和形状等电池结构进行了分析,得出不同结构下电池性能的变化,得到了最有利于燃料电池性能的设计参数。研究结果表明,低电流时,随着多孔电极进气道孔径的增加,电池输出电压也降低;而高电流时,电池输出电压先增大后减少,在孔径为5 mm时电池输出电压最大。

关键词：固体氧化物燃料电池(SOFC) 混合发电系统电池结构电池性能

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汽轮机隔板的塑性变形分析

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动力工程 2009年第1期29卷 46-48,67页

作者：周轶喆刘明军胡柳欣袁益忻建华国电浙江北仑第一发电有限公司宁波315800 浙江大学机械与能源工程学院杭州310027 浙江浙能北仑发电有限公司宁波315800 上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室上海200240

对某电厂汽轮机中压缸第11级隔板进行三维有限元计算,得到了该隔板的应力分布及挠度分布.结果表明:隔板最大应力发生在隔板外环叶片的出汽侧,其值为160 MPa.通过对隔板的挠度试验数据、有限元计算结果、机组长期运行和历次检修数据的分... 详细信息

对某电厂汽轮机中压缸第11级隔板进行三维有限元计算,得到了该隔板的应力分布及挠度分布.结果表明:隔板最大应力发生在隔板外环叶片的出汽侧,其值为160 MPa.通过对隔板的挠度试验数据、有限元计算结果、机组长期运行和历次检修数据的分析,认为:隔板刚度设计不足,运行过程中应力偏大,温度超过467℃,而且变形过程还具有蠕变变形等特征.这表明隔板的塑性变形是由材料的蠕变变形引起的.为了保证机组的安全经济运行和维护保养,建议对该级隔板进行蠕变变形和轴向间隙量的深入计算,并对其进行剩余寿命评估.

关键词：汽轮机隔板塑性变形挠度强度有限元

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脉冲参数对微尺度流动沸腾的影响

脉冲参数对微尺度流动沸腾的影响

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中国工程热物理学会传热传质学2009年学术会议

作者：陈钢全晓军郑平动力机械与工程教育部重点实验室，上海交通大学机械与动力工程学院上海 200240

本实验利用通过微加工技术完成的微芯片进行微尺度过冷流动沸腾的研究，其中Pt 微加热器大小为140×100μm2。实验过程中选用了六个脉冲宽度（0.05ms、0.1ms、0.2ms、0.6ms、1ms和2ms）及五种流速条件（0.2ml/min、0.4ml/min、0.6ml... 详细信息

本实验利用通过微加工技术完成的微芯片进行微尺度过冷流动沸腾的研究，其中Pt 微加热器大小为140×100μm2。实验过程中选用了六个脉冲宽度（0.05ms、0.1ms、0.2ms、0.6ms、1ms和2ms）及五种流速条件（0.2ml/min、0.4ml/min、0.6ml/min、0.8ml/min和1ml/min），通过研究发现了几种微尺度沸腾区域，得到了脉冲宽度的影响规律。分析了脉冲宽度及流速对沸腾起始的影响，发现不管是脉冲宽度还是流速对绝对沸腾起始时间几乎没有影响，且得到满足实验数据的关系式。最后通过对无量纲沸腾起始时间的分析得到对本实验最有效的脉冲宽度。

关键词：微尺度沸腾过冷流动沸腾脉冲加热脉冲宽度沸腾换热微芯片

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