梯形截面微管道内流场的PIV测量

利用micro-PIV系统测量了去离子水在水力直径为237μm,长度为31mm的梯形截面微管道内的流场结构,得到了不同雷诺数下沿流动方向不同位置微管道中间截面上的速度分布,并利用数值模拟方法计算了相应雷诺数下三维梯形截面微管道内的速度分布。实验结果和数值模拟结果显示实验中的梯形截面微管道内从层流到湍流的转捩发生在Re=1500～1800左右,实验中充分发展段长度Le。微管道水力直径Dk和雷诺数之间的关系可由公式Le／Dk=（0．08～0．085）船表示。     

腐蚀管道的剩余强度与可靠性分析

基于可靠性理论,以B31G为标准,综合考虑了缺陷深度、缺陷长度、管道壁厚、管道直径、屈服强度、操作压力等的随机性,建立了腐蚀管道的可靠性模型,并用有限元软件ABAQUS计算了含腐蚀缺陷管道的剩余强度,用雷菲法(R-F)计算了不同缺陷深度、不同压力以及不同缺陷长度下的可靠度,分析了可靠性指标同缺陷深度、缺陷长度、工作压力的关系.计算结果表明,缺陷深度与操作压力对腐蚀管道的可靠性指标有显著影响,可靠性指标的递减速率与缺陷深度成反比,对于长腐蚀缺陷,缺陷长度的变化对可靠性指标影响很小.     

管道效应对进气道试验湍流度测量的影响研究

进气道风洞试验中,湍流度由动态压力计算得到,动态压力的测量是否精确与动态压力传感器前方导压通道的管道效应相关。基于管道内流体动力学耗散模型,研究了导压通道对动态压力和湍流度的影响,并通过进气道风洞试验进行了验证。研究结果表明:进气道风洞试验中导压通道的管道效应对湍流度的影响较明显,管道效应会放大动态压力的脉动幅值,导致测量湍流度大于真实湍流度。为了减小管道效应对湍流度的影响,进气道试验中应避免使用导压的方式进行动态压力的测量。如果不可避免地存在导压通道时,在导压通道长度大于5 mm时,须考虑管道效应对湍流度测量的影响,并进行相应的修正。     

高温压力管道过热探测与试验研究

在分析现有民用飞机空气导管过热探测系统工作原理的基础上,指出飞机空气导管过热探测系统的不足。基于热敏材料特性和组合电路,设计了一种高温压力管道过热探测系统及方法,实现了对高温压力管路的过热报警并定位的功能,并提出了相应的优化方案。通过搭建管道过热探测试验台,对设计的方案进行了试验验证,并考察过热段长度及管内气体温度对探测系统响应时间的影响。研究结果表明:探测系统的响应时间随着管道内气体的温度升高而减少,但当管内温度达到一定值时,响应时间几乎保持不变。同时,探测系统的响应时间随着过热段的长度增加而减少。     

利用micro-PIV测量矩形微管道内流量

利用微观粒子图像测速技术(micro-PIV)测量了矩形微管道内低雷诺数下速度矢量场,并以此为基础计算微管道内流体体积流量.微管道水力直径为83μm,横截面深宽比为0.155,长度为17mm.实验中获得雷诺数分别为47、127和215三工况下管道中心水平截面内速度分布.与理论速度剖面比较,管道中心的测量速度值吻合很好,偏差控制在±2%以内.利用中心速度值结合层流解析解计算微管道内平均流速和体积流量.经过误差分析得到该方法测量误差约为3.3%.实验结果表明,利用micro-PIV技术完全可以实现微通道流量的高精度测量.     

脉冲远场涡流检测双层钢管横向裂缝仿真研究

油套管和海底输运管等双层结构钢管,其横向裂缝是可能导致管道断裂的危害性缺陷。对脉冲远场涡流检测双层结构钢管的横向裂缝进行了有限元仿真研究。给出了内外完好、内裂外好、内好外裂、内裂外裂情况下的管道磁场分布、接收线圈上的感应电压衰减曲线、检测时间剖面图及检测灵敏度曲线。仿真结果显示脉冲远场涡流方法对内管和外管的横向裂缝均可进行有效检测;管道裂缝的存在导致其磁场分布与完好管道不同,从而在接收线圈上引起感应电压下降曲线的不同;内管裂缝在接收电压信号的早期出现明显的缺陷显示,外管裂缝的缺陷信号则在接收电压信号的后期才更明显。内管裂缝出现时接收线圈感应电压高于无缺陷时,而外管裂缝出现时接收线圈感应电压低于无缺陷时。在内管存在裂缝时,用此方法判断外管同一位置是否也有裂缝较困难。     

管道相连泄爆容器中粉尘爆炸的实验研究

采用管道相连容器进行了工业规模的粉尘爆炸实验,目的是研究粮食粉尘在管道相连的加工和输送工业设备中发生粉尘爆炸时火焰和爆炸压力的传播过程及粉尘的Kst值对爆炸的影响.实验装置为一个气力输送系统,由两个不同体积的容器通过管道连接构成.采用粮食工业上具有代表性的两类粉尘进行了粉尘爆炸测试,爆炸从一个容器中通过管道传播到另一个容器中并引发了随后的二次爆炸,测试了不同位置的火焰和压力信号.实验结果表明:即使在起爆容器采取了泄爆措施,管道中没有粉尘喷入的情况下,粉尘爆炸火焰也可沿管道传播达30m并引发二次爆炸;随着粉尘爆炸指数的增大,初始爆炸的猛烈程度增强,火焰传播速度加快,二次爆炸的猛烈程度也随之增强.     

气／固两相流测量系统

面粉机提粉管中有流动着的气体和面粉，称之两相流，采用由二个极板组成的电容器和电容－电压变换电路组成的电容式传感器测量管道中流动着的面粉密度。用压力传感器测量管道中的风压并计算出风速，由风速和测得的面粉密度可算出管道的面粉流量，根据流量大小，计算机可控制每个磨口的工作状态。     

超疏水表面水下电解补气方法研究

利用石墨电极电解装置，研究了人工海水电解过程中电流随电极极距和数目的变化规律，并观察了矩形管道中电解装置在不同工作电压下超疏水表面的气膜状态，验证了超疏水表面电解补气的可行性。结果表明:电解装置工作过程中电压与电流呈线性关系，在电压一定的条件下，电流随电极数目的增加而增加，随极距的增加而减小。计算电解效率后发现，增加电极数目虽然有利于提高电流，但是电解效率却有所下降。在湍流流动中，观测到超疏水表面气膜在水流冲刷下破坏消失，当电解装置在低电压下工作时，产气量较小，补气装置呈间歇工作状态，并只能使部分超疏水表面气液界面恢复；当增加电压后，电解装置产气量增加，可以观察到更加明显的镜面现象，证明了超疏水电解补气装置的可行性。     

起落架指型锁解锁力特性的研究（英文）

研究了指型锁的长度、直径和指尖角度等因素对解锁力的影响,获得了解锁力的理论计算公式并分析了影响解锁力的敏感参数。首先对指型锁解锁力进行理论计算,获得解锁力与各个参数改变的变化规律;然后通过实验验证模型的有效性;最后使用正交实验法分析了各参数对解锁力影响的敏感性。结果表明,本文所得计算公式有效可靠;指型锁长度、直径1、直径2与解锁力负相关,指尖角度与解锁力正相关;影响解锁力的参数敏感性由高到低分别为指型锁长度、直径1、指尖角度和直径2。     

海上油气混输中的分离技术

从发展海上油气混输特殊工艺要求出发,介绍中科院力学所“十五”期间,在油气水分离技术方面开展的研究工作。此工艺用于春晓油田,油中除水,再进行油气混输,防止长距离管输时在高压低温条件下油中产生水化物而阻塞管线。在文献总结、专利调研和国内现场考察的基础上,提出研制集重力、离心、膨胀于一体的复合式分离器,以达到高效快速分离的目的。并对国内外尚未使用过的螺旋管分离装置,开展了油水分离的一些理论及实验研究。     

天然气绕三角翼旋流的水洞实验研究

天然气绕三角翼产生旋流,使天然气中的游离水滴甩出,附着在管道内壁上,在气流的牵引下沿管道内壁向下游流动,实现了气水分离的目的.通过水洞实验,利用染色液流动显示技术,探讨了流体绕三角翼后产生旋流的可行性.同时,基于均匀设计思想对三角翼的前缘后掠角、后缘后掠角和迎角等几何参数分别做了5个水平的实验研究,均证实了天然气绕三角翼后产生旋流的可靠性,为该技术的应用奠定了基础.     

机动管线气顶排空过程持液率特性的实验研究

根据钢质机动管线的结构特点,利用空气和水具有不同介电常数的性质,设计制作了双丝电容探针持液率检测装置,并用该装置对排空过程中管内的持液率进行了实测。实验发现,双丝电容探针对钢制机动管线的持液率变化敏感,可用于管线截面持液率的测量,并可通过持液率判断排空过程的主要流型。另外,管内的持液率与排气量和气压力密切相关,排气量越大,管内越容易形成段塞,且段塞内部的持液率较低,管内的平均含气率较高。相反,排气压力越大,管内出现段塞的频率和数量越少,且段塞内部的持液率较高,说明较大的排气压力可以提高管内的平均持液率,有利于接力泵的连续工作,提高排空速度。     

介质阻挡放电等离子体对NACA0015翼型流动控制的PIV实验研究

采用粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术,研究了介质阻挡放电等离子体激励对NA-CA0015翼型表面流动分离的控制特性.通过风洞实验,研究了电极电压、电极位置和布置方式等参数对翼型分离控制的影响规律,并初步分析了等离子体流动控制机理.结果表明等离子体激励在失速迎角附近可以有效抑制翼型的流动分离,实现气流的完全再附着;在来流速度为20m/s时,将气流再附着的迎角提高了5°.     

高温液压脉冲台瞬态分析与控制

高温液压脉冲试验时,试验段油液粘度变化使得波形振荡次数显著增加,影响试验结果。笔者针对液压脉冲台压力瞬态过程进行了仿真与试验,结果表明采用变阻尼控制可以在保证波形峰值、斜率和稳态压力的情况下主动控制脉冲波形。     

轴对称进气道外罩跨音速非守恒型全位势流AF3算法

本文针对轴对称进气道外罩跨音速绕流问题的特点,采用了贴体坐标网格;并对这类网格拓扑构造了三种Baker的隐式近似因式分解AF3有限差分迭代算法。通过理论分析与数值实验,找到了既能计算亚临界情形,又能计算超临界情形的AF3格式;并就此格式讨论了适合于进气道绕流特性的AF3迭代格式中间变量的提法,具体提出了格式实施的相应方法,研制了可供分析任意轴对称进气道外罩跨音速特性的计算程序。由于采用了任意曲线坐标系上的轴对称非守恒型全位势方程适合于用不同方法生成的计算网格,因此,本文的工作还有可能进一步推广到计算更复杂的轴对称进气道跨音速绕流问题。计算表明,本方法收敛快,结果好。     

等离子体激励低速分离流动控制实验研究

通过风洞流动显示实验,研究了等离子体激励低速条件下对平板表面分离剪切层的控制特性.结果表明等离子体激励在失速迎角附近可以有效抑制平板上的流动分离,实现流动的完全再附.在大迎角下可以显著减小平板完全分离后分离区的宽度.对比五种不同电极的实验,发现对于给定的输入电压及频率,负极宽度越宽,电极内侧正向间距越宽,其流动控制效果越好.最后通过改变发烟钢丝的位置和来流状况,证明了等离子体对周围流场的吸附和加速作用,对等离子体激励控制流动分离的机理进行了分析.     

某空间站太阳电池阵中央桁架热-结构耦合动力学分析

本文研究了大型空间结构的热振动问题。提出了全区间耦合单步内非耦合的有限元计算方法。既满足了计算精度，又提高了计算效率。通过对某型空间站太阳电池阵中央桁架热振动的数值仿真，得到了若干对工程实际有一定参考价值的结论。