超音速流动

摘要： 基于拉瓦尔管设计了一种雾化喷管,使天然气产生超音速流动,把液流剪切破碎成小液滴,降低了气液相截面密度和流动阻力.采用数值仿真软件Fluent模拟了喷管内部气液相流动的微观形态和内部流场规律,分析了气相压力、液流速度、喷孔直径和液相喷孔数量对雾化颗粒分布规律和雾化效果的影响.研究得出在303975 Pa的气相压力下液流喷射深度为0.9112 mm,散射宽度为1.2013 mm,雾化效果较好;气相压力增大至1013250 Pa时,雾化颗粒贴近壁面,喷射深度为0.3041 mm,散射宽度为0.3650 mm,雾化效果变差.液流速度增加,雾化效果增强;喷孔直径增大,喷射深度增加,喷孔直径为1.2 mm时,散射宽度有极大值2.3562 mm,雾化效果最好.使用双喷孔结构,雾化颗粒直径分布均匀,近似于正态分布,雾化颗粒直径减小,雾化效果增强.通过改变工况参数,可提高携液率和排采质量.

摘要： 背景纹影法是2000年左右新出现的非接触式光学测量技术,可用于变密度流动的可视化和相关折射率场的定量测量。与经典的刀片式(Knife-edge)、彩虹式(Rainbow)纹影测量技术比较,BOS具有硬件搭建简单、标定方便、测量视窗不受光学元器件尺寸限制等显著优点。通过详细介绍BOS方法的基本原理与核心性能指标,并依据搭建BOS流动测量系统的思路,回顾了近年来国内外BOS技术的发展情况,最后介绍了BOS技术在超声速流动、燃烧、等离子体等复杂流动领域的应用。

摘要： 通过数值模拟的方法,用适合高速可压缩的的斯托克斯方程,模拟不同结构的气举阀喷嘴的三维高速流动,详细对比5种不同喷嘴结构在日产气15万标准立方天然气的工况状态下的压力、速度、温度等参数.研究表明:喷嘴的能量损失与特征几何参数及进出口边界条件相关,扩张管的能量损失要小于渐缩管的,并确定了5种结构中最适合该工况下的喷嘴形状和尺寸.

摘要： 气举阀是气举采油关键部件,气嘴流动性能是影响气举系统效率的重要因素,通过CIPT实验的方法,优选合适的气举阀气嘴形状,结合数值模拟方法确定气嘴内部流动性形态、气嘴内部激波面产生位置和两侧物理参数变化规律,并对实验数据与数值模拟结果进行了对比分析.研究结果表明:文丘里气嘴注气比圆台气嘴和圆柱气嘴更稳定,文丘里气嘴的临界流量对应压力比为0.92,圆台气嘴的为0.82,圆柱气嘴的为0.78;在高压实验条件下,气举阀气嘴中会产生激波面,经过激波面后速度降低、压力升高,变化关系满足Hugoniot关系推导式;圆台气嘴与文丘里气嘴相比,激波面产生的位置更靠近入口,产生的激波强度也更高.

摘要： A new grid adaptive method for shock capturing based on the idea of image processing was proposed in order to balance the relationship between the capturing precision and the computational efficiency of the flow field.An analogy was made between the grid of flow field and the image pixels.The whole flow field was covered by coarse grid and the area where shock occurs will be further subdivided.The division process was embedded into the flow solver,whose computational results helped to adaptively increase the grid density.The above process was repeated until a desired resolution was reached.The proposed method was verified by an example of a certain aircraft.The experimental results show that the proposed method can effectively capture the information of the flow field near the shock and increase its grid density,thus improve the recognition degree of the shock.The grid generated by the proposed method turns out to be smoother in the transition region between the density region and the sparse region,so that the deformed region can be effectively avoided.%为了平衡激波的捕捉精度和流场计算效率之间的关系,提出基于图像处理思想的激波捕捉自适应网格方法.将流场计算网格与图像像素类比,以较粗的网格覆盖流场全域,在需要较高分辨率的激波区域将网格进行细分;将算法嵌入到流场求解器中,根据流场求解结果自适应地增加网格密度,反复迭代该过程,直至达到所需的网格分辨率.以某型飞机超音速流动为例,对算法进行验证.结果表明,采用该方法能够有效地捕捉到激波附近的流场信息并在激波区域进行加密,提高了激波的辨识度;在加密区和稀疏区之间的过渡区域,该方法生成的网格更光滑,过渡更平缓,能够有效避免畸形区域的产生.

摘要： The temperature of water vapor and moist gas will drop greatly in the sonic nozzle,which leads to the condensation and will have a great effect on the measurements. Aimed at the phenomenon of condensa-tion and self-oscillation of sonic nozzle,an experimental condensation apparatus was set up to observe the con-densation of moist air in sonic nozzle,and the pressure distribution under different conditions was obtained. To validate and supplement the experimental data,a gas-liquid two-phase flow Eulerian model was established through numerical analysis of influence factors on condensation. The results show that the inlet pressure,hu-midity and temperature have a great influence on condensation phenomenon. With the increase of humidity and temperature,the location of condensation moves forward and the intensity also increases. With the increase of the inlet pressure,the location of condensation moves forward,while the intensity weakens. The frequency of self-oscillation is positively related to the humidity and temperature,and negatively related to the inlet pres-sure. The amplitude is positively related to the inlet pressure,humidity and temperature.%音速喷嘴中流动的蒸汽或含湿气体由于自身的温降而发生凝结现象,对音速喷嘴的计量会产生一定的影响.针对音速喷嘴凝结现象和自激振荡的复杂变化情况,利用一套凝结实验平台研究了音速喷嘴内湿空气凝结现象,得到了不同条件的喷嘴沿程压力,并建立了凝结流动Eulerian两相模型,对凝结现象的影响因素进行了数值分析,使实验结果得到了验证和补充.结果表明,载气的压力、温度、湿度会对凝结产生比较大的影响.凝结发生位置伴随载气温度、湿度的提高而前移,强度有所增大.随着载气压力的增大,凝结发生位置前移,但是强度相对减弱.自激振荡的频率与载气湿度、温度呈正相关,与载气压力呈负相关,振幅与载气的压力、温度、湿度均呈正相关.

摘要： 在分析楔形固体(或者说由2个固体墙壁形成的凹角)上的二维超音速流动的问题时.对于轻度的斜角,存在2个可能的稳定状态的解,一个强冲激波和一个弱冲激波.弱冲激波在超音速飞行中可以被观察到.一直认为强激波是不稳定的.在楔形固体的尖端,弱的激波按时间的解是自相似的.通过对自相似位势流构造分析解,来分析激波的情况.%When analyzing the two-dimensional supersonic flow onto the solid wedge,or a concave angle formed by two solid walls,there are two possible steady-state solutions for a mild angle,a strong shock wave and a weak shock wave.The weak shock can be observed in the supersonic flight,but the strong shock is always thought unstable.The weak shock wave at the tip of the solid wedge is self-similar according to the time of the solution.Many mathematicians have done a lot of research in this respect and proved that.This paper analyzes the shock through the self-similar solution of the potential flow.

摘要： 气动加热与结构热传递耦合问题在航空航天领域非常重要.分析了飞行器持续受热过程中的耦合性,指出了耦合性在分析持续气动加热问题中的必要性.针对存在的耦合性,提出了一种处理方法,即在“飞机结构三维温度场分析”程序中增加气动热流工程算法,同时采用对流传热来模拟油箱内燃油与油箱内壁面传热.对流换热系数以及出口油温通过与油箱壁面结构温度耦合计算来确定,即在每个时间点上,将当前结构内壁面温度咒代入对流换热系数α以及油温L的计算公式,求得该时间点的α和t,以此实现气动/温度场/流场三个物理场的实时耦合.计算结果表明,耦合计算结果与试验结果吻合得很好.

摘要： 采用求解N-S方程的数值模拟方法研究超音速空腔流动中来流马赫数、空腔长深比和旋成体相对空腔的距离等参数对旋成体纵向气动特性的影响.数值模拟中采用LU-SGS方法、Roe通量差分分裂方法和S-A湍流模型.结果表明,马赫数和空腔长深比对离开空腔不同距离上的旋成体产生的法向力和轴向力影响不大.小长深比空腔对旋成体上的俯仰力矩基本没有影响,但中到大长深比空腔对旋成体上的俯仰力矩特性有明显影响,旋成体刚离开空腔时,中长深比空腔对旋成体产生更大的头部趋近空腔的俯仰力矩,且随着马赫数增加俯仰力矩峰值更大.

摘要： ABSTRACT The characteristics of a supersonic oxygen jet at different environmental temperatures were studied by numerical simula-tion and compared with previous experimental results. It is found that the velocity attenuation of the oxygen jet is inhibited and the jet core length is extended under a high temperature environment compared with a low temperature environment. The jet temperature at different environmental temperatures becomes higher with oxygen diffusion and is close to environmental temperature finally. The jet pressure distribution has the same trend with the jet velocity distribution. The numerical simulation results of jet velocity, temperature and pressure have a relative high correlation with the measured values.%通过数值模拟的方法研究了不同环境温度条件下超音速氧气射流的特性，并与前人的实验结果进行了对比分析。研究结果表明：与低温环境条件相比，高温环境条件下超音速氧气射流的速度衰减受到抑制，射流核心段长度得到延长；不同环境温度条件下，氧气射流的温度随着氧气射流的扩散不断升高，最终趋于环境温度；射流的压力分布趋势与射流速度分布趋势一致。数值模拟得到的射流速度、温度和压力结果与实测值吻合度较高。

摘要： 建立了二维可压缩守恒型计算模型对水蒸气超音速非平衡流动进行了数值模拟，捕获到超音速流动过程中的非平衡相变及激波现象，探讨了蒸汽饱和度、Wilson点压强、粒径分布、成核率等热力学参数之间的相关性，揭示了水蒸气超音速流动中非平衡相变的凝结特性。

摘要： 对水蒸汽超音速非平衡流动进行了数值模拟，研究了水蒸气超音速流动过程中的非平衡相变及激波现象，揭示了压缩激波与核化凝结流动之间相互作用的非平衡流动规律。发现了激波的耗散效应对非平衡相变的影响，探讨了激波发生时，波阵面处核化凝结、液滴生长、凝结波的变化规律。

摘要： 在欧拉坐标系下建立了二维可压缩守恒型数值计算模型,引入3系数维里型状态方程对水蒸汽超音速凝结流动进行了数值模拟,依据Moore等提供的实验数据对缩放喷管算例进行了数值校验,验证了数值模型的可信度和准确性,在此基础上分析了水蒸汽超音速凝结流动的特点和规律,揭示了水蒸汽超音速流动过程中的自发凝结、液滴增长、凝结冲波等热力学现象的规律。

摘要： 目前在贯通式反循环钻进中,生产部门普遍采用高风压大排量空压机,来获得大的冲击功,提高钻井效率.但以往设计的钻头无法满足要求,经常出现"正循环"现象,严重阻碍了贯通式反循环钻进技术的应用.本文通过改变钻头喷嘴流道形状,将拉瓦尔喷管引入钻头设计中,使喷嘴出口处形成超音速流动,以增强卷吸效果,使反循环更加彻底.

摘要： 利用羟基分子标记示踪技术测量了西北工业大学直联式超音速燃烧平台氢/空气燃烧流场速度.根据实验获得的燃烧平台出口和流道扩张段两个位置的羟基标记图像特点,研究了去除图像背景噪声和标记位置提取的数据拟合方法.测量得到的速度分布结果表明:两个测量位置的速度分布都表现为燃料丰富的流场上半部分速度要高于流场下半部分;燃烧平台出口流场边界为环境空气,上下边界处速度均有一定的下降,而扩张段流场上边界为金属壁面,速度下降梯度比在空气中大得多;两个位置流场速度随时间变化均非常剧烈,变化幅度达到约±25％.

摘要： 本文利用作者建构之势流超音速远场非线性渐近理论及其对应之陡变条件,将其应用到薄对称菱形翼型,而求出其非线性流场之解析解,包含翼前、后缘远场之曲线激波形状及位置.当趋于近场时,本文远场非线性理论所得之结果,与由激波-膨胀波法所得出之翼型表面斜激波,扇形膨胀波及压力系数之一阶近似解相同.同时也显现出非线性理论之重要性和实用性.

摘要： 本文利用作者建构之势流超音速远场非线性渐近理论及其对应之陡变条件,将其应用到薄对称菱形翼型,而求出其非线性流场之解析解,包含翼前、后缘远场之曲线激波形状及位置.当趋于近场时,本文远场非线性理论所得之结果,与由激波-膨胀波法所得出之翼型表面斜激波,扇形膨胀波及压力系数之一阶近似解相同.同时也显现出非线性理论之重要性和实用性.

摘要： 本文利用作者建构之势流超音速远场非线性渐近理论及其对应之陡变条件,将其应用到薄对称菱形翼型,而求出其非线性流场之解析解,包含翼前、后缘远场之曲线激波形状及位置.当趋于近场时,本文远场非线性理论所得之结果,与由激波-膨胀波法所得出之翼型表面斜激波,扇形膨胀波及压力系数之一阶近似解相同.同时也显现出非线性理论之重要性和实用性.

摘要： 本文利用作者建构之势流超音速远场非线性渐近理论及其对应之陡变条件,将其应用到薄对称菱形翼型,而求出其非线性流场之解析解,包含翼前、后缘远场之曲线激波形状及位置.当趋于近场时,本文远场非线性理论所得之结果,与由激波-膨胀波法所得出之翼型表面斜激波,扇形膨胀波及压力系数之一阶近似解相同.同时也显现出非线性理论之重要性和实用性.

摘要： 为了进一步探究凹腔火焰稳定器内的流动特点，本文作者设计了一个简单的小型超音速风洞。并在此基础上，通过油流显示法对矩形凹腔和人字形凹腔的内部流动进行了实验观察，并将实验结果与数值模拟结果进行了对比，获得了矩形凹腔和人字形凹腔内的流动信息，结果表明人字形凹腔内部气流有明显的向中心汇聚的趋势。实验为数值模拟提供了依据并为进一步的实验打下了基础。

摘要： 本发明涉及一种应用在冶金设备中的超音速喷嘴，尤其用于在氧气顶吹转炉(BOF)或电弧炉(EAF)中顶吹氧气，其带有会聚的截段和扩散的截段，它们在喷嘴口(DK)处彼此邻接，其中，超音速喷嘴由喷嘴形状的以下组在其相应的设计情况中来限定：(T1)。

摘要： 本发明涉及一种采用超音速氧枪喷粉脱磷的转炉炼钢方法及超音速氧枪，用于解决炼钢过程成渣慢及脱磷期搅拌强度小导致脱磷率低的问题。本发明通过超音速氧枪装置输送脱磷用造渣材料，造渣材料以超音速粉气射流状态喷入熔池并充分接触，实现炼钢过程快速成渣，提高脱磷反应的热力学和动力学条件，提高炼钢脱磷率。本超音速氧枪的进粉管与吹氧中心管连接，供粉管出口位于氧枪上部到喷头出口之间，内径10-150mm，喷粉流量30-500kg/min，载气流量50-3000Nm3/h，压力0.4-1.4MPa。氧枪喷头易损处采用耐磨材料，马赫数为1.5-2.1。本发明适用于30-350吨转炉炼钢脱磷工艺，与传统炼钢工艺相比，使用本发明脱磷率提高5％以上，造渣材料消耗量降低10％以上，金属收得率提高0.5％以上。

摘要： 一种超音速外部加压进气道，包括一大体上勺状的超音速加压部分，以用于扩散超音速自由射流。此超音速加压部分包括具有前缘和在前缘下游的喉部的主壁；以及接合于主壁的对置侧缘上以便构成大体上勺状构件的侧部。侧部优选地是伸进超音速气流中足够远以包围附着于主壁前缘的初始斜交激波。主壁具有一内表面，其大体上形成为回转表面的倾斜扇形，主壁的此内表面协同各侧部的内表面以形成一三维外部加压表面。超音速外部加压进气道还包括亚音速扩压器部分，其布置成从超音速加压部分接收气流并把气流扩散到亚音速状况。可变几何形状的进气道包括一外部斜面，该斜面围绕其向前边缘铰接并构成勺状扩压器内表面的一部分，外部斜面的枢转运动用以改变进气道的喉口尺寸。亚音速扩压器包括一内部斜面，该斜面围绕其后缘铰链，用于保持从外部斜面的平滑过渡。

摘要： 本发明公开了一种超音速造雪喷嘴及包含其的超音速室内造雪机，所述超音速造雪喷嘴包括空气流道和水流道，所述空气流道上设置有拉瓦尔喷管段，所述水流道与所述拉瓦尔喷管段的扩张段连通。本发明提供的超音速造雪喷嘴使冷水雾化效果更好，成雪率更高，没有多余的水汽散失到空中，湿度不会明显增加，且不消耗空气中的冷量，不增加室内环境温度，进而能够整体节约能耗并持续造雪。

摘要： 本发明公开一种超音速导热装置，包括加热容器，加热容器的空腔内由隔板隔开，隔板隔开的下层为储存热量腔，隔板隔开的下层为吸收热量腔，隔板上间隔设有若干个热量传导区域，每个热量传导区域上均间隔设有若干根真空导热管。本发明采用真空导热管，在真空导热管内添加进少量的导热介质，导热介质不能超过真空导热管容积的三分之一，当吸收热量腔和储存热量空腔存在有温差的情况下，通过真空导热管内部的毛细管壁及液相或气相转换热量，实现分立的两个腔体的极速热交换。该方式导热速率高，要达到同样散热效果的部件体积小、效率高、成本低。

摘要： 本发明涉及一种应用在冶金设备中的超音速喷嘴，尤其用于在氧气顶吹转炉(BOF)或电弧炉(EAF)中顶吹氧气，其带有会聚的截段和扩散的截段，它们在喷嘴口(DK)处彼此邻接，其中，超音速喷嘴由喷嘴形状的以下组在其相应的设计情况中来限定：(T1)。

摘要： 本发明公开了一种超音速等离子体喷枪的阳极及超音速等离子喷枪。主要是将常规的拉瓦尔型阳极一分为二，靠近阴极体的称基础阳极，远离阴极体的称辅助阳极，中间通过耐高温绝缘陶瓷片隔开。阴极体固定在导电枪芯上，沿轴向依次连接基础阳极和辅助阳极。工作时，将弧根位置从基础阳极转移到辅助阳极上，这样一方面保护了结构复杂的拉瓦尔型基础阳极喷嘴；另一方面拉长了电弧，在工作电流保持不变的情况提高了电压，使得能量利用率得到提高。

摘要： 本发明涉及一种采用超音速氧枪喷粉脱磷的转炉炼钢方法及超音速氧枪，用于解决炼钢过程成渣慢及脱磷期搅拌强度小导致脱磷率低的问题。本发明通过超音速氧枪装置输送脱磷用造渣材料，造渣材料以超音速粉气射流状态喷入熔池并充分接触，实现炼钢过程快速成渣，提高脱磷反应的热力学和动力学条件，提高炼钢脱磷率。本超音速氧枪的进粉管与吹氧中心管连接，供粉管出口位于氧枪上部到喷头出口之间，内径10-150mm，喷粉流量30-500kg/min，载气流量50-3000Nm3/h，压力0.4-1.4MPa。氧枪喷头易损处采用耐磨材料，马赫数为1.5-2.1。本发明适用于30-350吨转炉炼钢脱磷工艺，与传统炼钢工艺相比，使用本发明脱磷率提高5％以上，造渣材料消耗量降低10％以上，金属收得率提高0.5％以上。

摘要： 本实用新型涉及雾化技术领域，提供一种超音速气雾化装置及超音速气雾化器，该超音速气雾化装置包括：压缩气体通道(3)，压缩气体通道包括拉瓦尔喷管，拉瓦尔喷管包括收缩段(8)和扩张段(10)；液体通道(7)；螺旋管段，螺旋管段设置在扩张段的下游端口处，以使从扩张段排出的压缩气体穿过螺旋管段的中心通道，螺旋管段形成的轮廓(14)沿螺旋管段的轴向的上游口径小于下游口径，螺旋管段包括螺旋状管道(12)，螺旋状管道的管道进口(11)与液体通道(7)的液体出口连通，螺旋状管道上形成有用于一次雾化的多个雾化喷孔，多个雾化喷孔朝向螺旋管段的中心通道设置。该超音速气雾化装置及超音速气雾化器的雾化效果较好。

摘要： 本实用新型公开了一种超音速等离子体喷枪的阳极及超音速等离子体喷枪。主要是将常规的拉瓦尔型阳极一分为二，靠近阴极体的称基础阳极，远离阴极体的称辅助阳极，中间通过耐高温绝缘陶瓷片隔开。阴极体固定在导电枪芯上，沿轴向依次连接基础阳极和辅助阳极。工作时，将弧根位置从基础阳极转移到辅助阳极上，这样一方面保护了结构复杂的拉瓦尔型基础阳极喷嘴；另一方面拉长了电弧，在工作电流保持不变的情况提高了电压，使得能量利用率得到提高。