检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2024年第20期73卷 220-230页

作者：刘贺杨亚晶唐玉凝魏衍举西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 西安交通大学航天学院机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

声场中液滴稳定性理论的完善对超声雾化技术和超声悬浮技术的发展具有重要价值.本文通过实验、理论、数值模拟相结合的方式,研究了驻波声场(19.8 kHz)中的液滴失稳现象及其动力学机制.结果表明,随着声场强度的增大,液滴失稳模式由圆盘... 详细信息

声场中液滴稳定性理论的完善对超声雾化技术和超声悬浮技术的发展具有重要价值.本文通过实验、理论、数值模拟相结合的方式,研究了驻波声场(19.8 kHz)中的液滴失稳现象及其动力学机制.结果表明,随着声场强度的增大,液滴失稳模式由圆盘失稳转变为边缘锐化失稳,更重要的是,液滴在失稳过程中其赤道面扩张加速度存在自发增大的现象.经分析,本文揭示了液滴变形过程中其赤道处声辐射负压与长径比之间的正反馈机制,前者与后者的二次方成正比,阐明了液滴自加速失稳的形成原因.之后,建立了包含表面张力和考虑正反馈机制的声辐射压力的液滴界面平衡方程,最终得到了声致液滴失稳的无量纲判据,即当声韦伯数Wea≤1时,液滴界面保持平衡;Wea>1时,赤道声吸力大于表面张力,液滴发生失稳,该理论判据与实验结果吻合良好.

关键词：超声驻波液滴失稳动力学

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沿流向放样的轴流压气机叶道设计方法

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西安交通大学学报 2023年第4期57卷 39-48页

作者：赵奕博李浩琚亚平张楚华西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

针对高负荷压气机角区流动质量差、流动损失显著的问题,以NASA Rotor37为研究对象,提出了一种轴流压气机叶道几何定义与参数化建模新方法,实现了叶片、角区和端壁结构的协同设计及叶片到端壁的高阶光滑过渡,在此基础上,开展了前缘边条... 详细信息

针对高负荷压气机角区流动质量差、流动损失显著的问题,以NASA Rotor37为研究对象,提出了一种轴流压气机叶道几何定义与参数化建模新方法,实现了叶片、角区和端壁结构的协同设计及叶片到端壁的高阶光滑过渡,在此基础上,开展了前缘边条和叶身融合对压气机转子气动性能和内部流场影响的数值研究。结果表明,针对NASA Rotor37流道,采用该叶道设计方法对压气机转子角区改型后:绝热效率提高了0.3%,喘振裕度由11.85%增加至18.8%;下凹端壁可以帮助稳定压气机转子通流能力并减少改型过程的流量漂移;叶身融合结构在叶根处提供径向向上的压力梯度,将低能流体从叶片角区吹向主流区以减少角区流动损失,而近叶根处主流区流动损失略有增加。研究成果对发展轴流压气机先进设计方法应具有参考价值。

关键词：轴流压气机角区流动非对称端壁前缘边条叶身融合

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黏性涡环的失稳与多级分叉行为

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西安交通大学学报 2022年第4期56卷 83-90页

作者：张亚杰杜睿恒魏衍举杨亚晶西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

为了探究液滴撞击液池形成涡环的长期演化行为,以不同浓度的甘油水溶液为对象,研究其在滴入水池后的形态变化,通过高速摄像机对整个过程进行捕捉,发现其由初始液滴形态转变为涡环再到涡环失稳的一系列演化行为,之后分析其失稳与分叉的... 详细信息

为了探究液滴撞击液池形成涡环的长期演化行为,以不同浓度的甘油水溶液为对象,研究其在滴入水池后的形态变化,通过高速摄像机对整个过程进行捕捉,发现其由初始液滴形态转变为涡环再到涡环失稳的一系列演化行为,之后分析其失稳与分叉的变化规律与主要影响因素。最后建立了涡环下沉速度的物理模型并进行了数学推导,建立了涡环前锋与尾部的运动无量纲表达式。研究表明,液滴入池后形成的涡环均不会一直稳定生长,而是在某一时刻发生失稳,失稳时刻与液滴本身属性有关。涡环解体为数个下沉的“手指”,在其下沉一定距离后,“手指”前锋沿其运动方向的垂向发生分叉,分叉后继续下沉,并重复出现自相似的分叉行为,且新产生的分叉前锋开始会获得一定程度的相对加速,最终涡环分解为一簇形如“皇冠”的分叉树。自始至终,其前锋与尾部运动均符合衰减运动的规律。本文对于由液滴撞击液池形成的涡环在池中的演变过程进行了时间和空间的拓展,且其由稳定涡环到突然失稳从而转变为分叉树的行为对流体中最复杂的湍流现象的形成机理具有一定的启发意义。

关键词：黏性涡环衰减失稳分叉

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强迫对流下正庚烷浸湿多孔球的火焰结构与波动特征

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第12期53卷 4934-4943页

作者：张亚杰穆志强魏衍举杨亚晶刘圣华西安交通大学能源与动力工程陕西西安710049 西安交通大学航天学院机械结构强度与振动国家重点实验室陕西西安710049

为了探究强迫对流下燃料液滴的火焰结构和波动特征,利用被正庚烷浸润的多孔球来充当液滴,在环境压力下对其火焰施加不同温度和强度的气流(温度T=420~720 K和对流速度U=0.6~7.1 m/s)。使用高速摄影仪捕获火焰的实时图像,并通过自编Python... 详细信息

为了探究强迫对流下燃料液滴的火焰结构和波动特征,利用被正庚烷浸润的多孔球来充当液滴,在环境压力下对其火焰施加不同温度和强度的气流(温度T=420~720 K和对流速度U=0.6~7.1 m/s)。使用高速摄影仪捕获火焰的实时图像,并通过自编Python-OpenCV程序对表征火焰结构的参数进行提取,进而分析火焰的结构演化和瞬时波动特征。对火焰瞬时数据进行傅里叶变换处理。研究结果表明:随着对流速度增加,火焰几何结构变化剧烈,而雷诺数Re=300之后,其变化则趋于平缓。对于燃烧状态,火焰从黄色火焰到黄-蓝分层火焰、再到蓝色火焰的转变随雷诺数的变化呈阶跃型规律进行,在这个过程中Re=200及Re=400为两个关键转变点。处于强迫对流下的多孔球尾迹火焰的瞬时波动呈现明显的周期性,其频率主要由球后卡门涡旋的脱落频率决定。

关键词：火焰结构火焰波动多孔球正庚烷

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基于MRV的菱形肋柱冷却通道三维全流场分析

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航空动力学报 2023年第12期38卷 2837-2847页

作者：张科段敬添雷蒋王子瑞冀文涛武俊梅西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049 西安交通大学航天航空学院陕西省先进飞行器服役环境与控制重点实验室西安710049 西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程教育部重点实验室西安710049

在研究核磁共振成像测速(MRV)技术测速核心方法的基础上,成功实现了在10 min内对大宽高比肋柱通道200×100×25个空间点上三维全场速度的测量,并对流场结构进行了深入的解析。将MRV测得的通道中心截面速度分布与粒子成像测速(P... 详细信息

在研究核磁共振成像测速(MRV)技术测速核心方法的基础上,成功实现了在10 min内对大宽高比肋柱通道200×100×25个空间点上三维全场速度的测量,并对流场结构进行了深入的解析。将MRV测得的通道中心截面速度分布与粒子成像测速(PIV)的实验结果进行了对比,两者吻合良好。利用MRV测得的空间三维速度分布解析了菱形肋柱与端壁附近复杂的三维流场与涡量场,发现端壁附近流体靠近肋柱时,先向下冲击端壁,仅在肋柱前缘两侧形成马蹄涡,随后绕过肋柱两侧尖角处向上抬升,端壁边界层内的涡,迅速演变为肋柱两侧尖角附近以及下游的剪切层涡。

关键词：核磁共振成像测速三维流场测量内部冷却肋柱冷却通道强化换热流动机理

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超声悬浮乙醇液滴气动变形与运动特性研究

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推进技术 2021年第12期42卷 2703-2712页

作者：魏衍举张亚杰邓胜才张洁杨亚晶刘圣华西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049 西安交通大学航天学院机械结构强度与振动国家重点实验室陕西西安710049

利用超声悬浮的方法为液滴提供静止、无接触初始条件,用高速摄影机拍摄液滴,研究不同直径乙醇液滴在Weber数5~90,脉冲气流冲击作用下的变形与运动特性。研究结果表明,随着韦伯数的增大,液滴先后产生常见的袋状破碎、袋状/蕊心破碎、羽状... 详细信息

利用超声悬浮的方法为液滴提供静止、无接触初始条件,用高速摄影机拍摄液滴,研究不同直径乙醇液滴在Weber数5~90,脉冲气流冲击作用下的变形与运动特性。研究结果表明,随着韦伯数的增大,液滴先后产生常见的袋状破碎、袋状/蕊心破碎、羽状/液膜稀释破碎。不同破碎模式在本质上都是袋状破碎,包括边缘环袋破碎与液核多袋破碎。Weber数越大,边缘环袋破碎作用越弱,液核多袋破碎越占据主导地位。乙醇液滴的迎风面顶点纵向运动遵循匀加速规律,其无量纲位移与无量纲时间符合二次函数关系式。液滴在横向的扩散过程分为两个阶段:一个是惯性控制阶段;另一个是毛细效应控制阶段。液滴未破碎时,其横向扩展无量纲直径与上述无量纲位移符合二次函数关系式,而破碎后二次液滴的无量纲扩散直径与毛细时间则符合线性关系式。

关键词：超声悬浮液滴破碎模式运动特性扩散

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斜劈式翼型扰流柱冷却通道流动与换热数值研究

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航空动力学报 2021年第1期36卷 61-69页

作者：贾宁靳伟武俊梅雷蒋冀文涛西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049 西安交通大学能源与动力工程学院热流科学与工程教育部重点实验室西安710049

基于NACA翼型和斜劈式纵向涡发生器结构设计了一种新型斜劈式翼型扰流柱及其在冷却通道内的排布形式,采用数值模拟方法对含有该种翼型扰流柱的涡轮叶片冷却通道流动换热特性进行了研究,得到了流场和温度场的详细特征及含有斜劈式翼型扰... 详细信息

基于NACA翼型和斜劈式纵向涡发生器结构设计了一种新型斜劈式翼型扰流柱及其在冷却通道内的排布形式,采用数值模拟方法对含有该种翼型扰流柱的涡轮叶片冷却通道流动换热特性进行了研究,得到了流场和温度场的详细特征及含有斜劈式翼型扰流柱冷却通道的换热能力。分析结果表明:斜劈式翼型扰流柱有良好的强化换热效果。该翼型扰流柱的斜劈式结构可以在其尾缘后方形成持久而稳定的二次流纵向涡,有助于加强流场的扰动作用,从而增强通道换热能力。

关键词：扰流柱翼型迎角斜劈流动换热特性尾缘冷却

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浮冰碰撞下蜂窝金属夹芯板动态响应研究

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振动与冲击 2022年第16期41卷 204-209页

作者：吴雄李应刚肖雯蔡伟朱凌高性能舰船技术教育部重点实验室(武汉理工大学) 武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

采用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,结合混凝土冰材料数值模型,建立了楔形冰碰撞下蜂窝金属夹芯板动态响应数值仿真模型,得到了碰撞过程的冲击力时间曲线和冲击力位移曲线、蜂窝金属夹芯板的变形以及冲击能量分配情况,并开展了楔形冰-... 详细信息

采用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,结合混凝土冰材料数值模型,建立了楔形冰碰撞下蜂窝金属夹芯板动态响应数值仿真模型,得到了碰撞过程的冲击力时间曲线和冲击力位移曲线、蜂窝金属夹芯板的变形以及冲击能量分配情况,并开展了楔形冰-蜂窝金属夹芯板碰撞冲击试验验证。研究结果表明,楔形冰碰撞下蜂窝金属夹芯板上面板表现为局部凹陷与整体弯曲的耦合变形模式,下面板表现为整体弯曲变形模式,冲击能量转化为蜂窝金属夹芯板的变形能和楔形冰的回弹动能以及冰体破碎耗散能量,数值仿真与试验结果吻合较好,验证了数值计算模型的准确性。在此基础上,研究了浮冰碰撞冲击位置以及蜂窝芯层厚度对其动态响应及能量分配的影响规律。

关键词：蜂窝金属夹芯板浮冰碰撞动态响应能量吸收试验验证

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燃料液滴对流燃烧现象研究

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西安交通大学学报 2021年第2期55卷 112-120页

作者：魏衍举邓胜才张洁张亚杰杨亚晶刘圣华杨朝辉西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 西安交通大学航天航空学院西安710049 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049 西安航天动力研究所西安710000

本文搭建了液滴对流燃烧实验平台,利用飞滴法进行燃料液滴对流燃烧实验,得到液滴燃烧的火焰结构图像和不同火焰阶段火焰与液滴的距离,同时还对蒸气爆发现象进行了探究,阐明了单次蒸气爆发与连续蒸气爆发的产生机理。研究结果表明:随着... 详细信息

本文搭建了液滴对流燃烧实验平台,利用飞滴法进行燃料液滴对流燃烧实验,得到液滴燃烧的火焰结构图像和不同火焰阶段火焰与液滴的距离,同时还对蒸气爆发现象进行了探究,阐明了单次蒸气爆发与连续蒸气爆发的产生机理。研究结果表明:随着液滴速度的增大,液滴燃烧的火焰结构从全包火焰转变成边界层火焰,边界层火焰形成后会产生2种类型的转变:边界层火焰不稳定熄灭和边界层火焰转变成倒锥形火焰;在形成边界层火焰前,所有工况下液滴的火焰结构转变点基本相同;蒸气爆发现象是由火焰接触液滴引起的,火焰接触液滴后液滴温度突然升高,短时间内液滴大量蒸发,进而形成蒸气爆发燃烧;连续蒸气爆发的频率与液滴绕流卡门涡街频率相当,连续蒸气爆发的产生主要受液滴绕流卡门涡街效应的影响。

关键词：燃料液滴对流燃烧火焰蒸气爆发

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考虑非定常气流激励的压气机静叶振动响应及随机振动分析

考虑非定常气流激励的压气机静叶振动响应及随机振动分析

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第十三届全国随机振动理论与应用学术会议暨第十一届全国随机动力学学术会议

作者：马皎斌刘铸锋谢永慧能源与动力工程学院机械结构强度与振动国家重点实验室西安交通大学

压气机静叶片的激励及振动特性十分复杂,通流气流冲击静叶会产生气流激振现象影响静叶片运行安全。通过建立压气机导叶-动叶-静叶的非定常流动模型,获得静叶通道内的三维流动特征,研究了真实工况下静叶表面气流激励的分布规律,并应用谐... 详细信息

压气机静叶片的激励及振动特性十分复杂,通流气流冲击静叶会产生气流激振现象影响静叶片运行安全。通过建立压气机导叶-动叶-静叶的非定常流动模型,获得静叶通道内的三维流动特征,研究了真实工况下静叶表面气流激励的分布规律,并应用谐波法和高保真的流固界面插值模型传递气动载荷。对压气机静叶简化有限元模型施加非定常气流载荷,进行非定常气流激励作用下叶片振动分析,获得了压气机静叶的振动响应及随机振动特性。结果表明建立的气动载荷传递方法模拟精度和插值速度较好,在给定的功率谱密度条件下,压气机静叶结构随机振动响应处在容许范围内,研究为压气机静叶振动特征分析和可靠性设计提供方法和数据参考。

关键词：压气机静叶非定常激励随机振动流固耦合

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