流动拓扑对液体射流失稳与雾化的影响

在大推力液体火箭发动机燃烧过程中,推进剂射流失稳与雾化是起始环节,会对后续蒸发与燃烧等过程产生显著影响。尽管前人做过很多研究,但对湍流射流雾化机理的认知还存在盲区。基于此通过流动拓扑理论来揭示湍流液体平面射流的雾化机理。采用直接数值模拟方法对静止空气环境下的液体平面射流雾化过程进行了高分辨率数值模拟,分析了流场中不同拓扑结构与气液界面曲率的相互影响,阐明了流动拓扑对液体平面射流雾化的影响机制。研究发现,所有流动拓扑结构都有助于产生压缩应变率和拉伸应变率,其中不稳定焦点结构(UFC)拓扑结构对流场应变率的影响最大;在流动拓扑结构影响下,液体体积分数等值面的曲率与应变呈现负相关关系。另外,UFC主要产生拉伸应变率,而其余流动拓扑结构主要产生压缩应变率。研究结果表明：射流雾化过程主要受到UFC拓扑结构的影响,UFC会促进气液界面产生较大的拉伸应变率,进而促进片状或管状结构液体结构生成,从而引起液体射流破碎。     

一种工程实用的多级轴流压气机特性二维数值计算方法

采用二维(轴对称)数学模型, 应用流线曲率法求解多级轴流压气机特性.各种不同因素对落后角和损失的影响以分量的形式表示.该方法通过了大量试验数据的校核, 具有较高的准确度.对一台多级轴流压气机的计算结果与试验数据的对比分析表明, 该方法能较好地预测多级轴流压气机的特性和非设计工况下级间参数的分布.      

基于曲面主方向的正交系的非完整基理论及其在流体力学中的相关应用

本文将微分几何中光滑曲面上局部存在的基于主方向的正交系联系于张量分析中的非完整基理论,以此为曲面与其邻域上的张量场场论提供了一种新方法,称为基于曲面主方向的正交系的非完整基理论。这种场论方法,基于基面的沿主方向的参数坐标,然后沿基面的法方向进行空间延拓,以此获得基面邻域内的完整的正交系。对此引入非完整基理论,可得所有的非零Christoffel符号直接对应为基面或者当地曲面的主曲率或者测地曲率,因而张量场的各种微分算子相对于曲面的主方向与法方向展开,所得分量表达式仅含物理量与曲面曲率。由此不仅可以清晰地展现曲面几何特征与物理量/物理过程之间的关系,而且所获得的分量表达式形式上最为简单。另一方面,经典的诸如柱坐标系、球坐标系等正交系也隶属基于曲面主方向的正交系,从而本文方法可以统一相关正交系下的张量场场论。作为应用,本文推导了可变形曲面上涡量、涡量法向梯度与变形率张量的表达式,曲面上流体边界层方程的分量方程,曲面介质相关守恒律方程等。     

一种低电压高精度CMOS带隙基准设计

设计了一种标准CMOS工艺下的低电压带隙基准电路,该电路使用了温度的二阶曲率补偿技术,使输出电压达到了较低的温度系数.HSPICE的仿真结果表明,该电路在-20℃～120℃的温度范围内,输出电压变化为500uV,在1.0V～1.8V的电源电压范围内,输出电压为284.6±0.3 mV,电压抑制比约为60dB,最低工作电压接近于1V,在1.3V的电源电压时,总共耗为5uW,适合于低电压低功耗领域的应用.     

倾斜有曲率隧道火灾中烟气扩散的数值模拟

为了研究在倾斜有曲率的隧道内汽车发生火灾时烟气的蔓延规律,建立了南昌市红谷隧道一入口处的全尺寸模型,运用Fluent软件对不同风速和不同火源功率下的隧道火灾进行了数值模拟分析,探究了抑制火灾烟气逆流的临界风速;通过与经验公式所算的结果进行比较,验证了数值模拟的可靠性。结果表明:坡度的存在使得火灾烟气更多的向隧道上坡方向蔓延;纵向通风风速太小对烟气蔓延会产生不利的影响,风速达到或大于临界风速时对烟气的控制效果较好;当风速达到临界风速时,曲率的存在使得隧道内侧和外侧的温度呈现不对称分布;隧道火灾火源功率为5、10、20 MW时,临界风速大概分别为2.0、2.5、3.0 m/s,模拟结果与经验公式所算的值变化趋势相似。     

航空发动机叶片三坐标测量优化采样方法

针对航空发动机叶片三坐标检测测量效率低的问题,提出了一种适用于翼型曲面三坐标测量优化采样算法。基于杠杆平衡系统,对现有采样算法做了统一的数学描述;并通过引入挠率信息,使得曲率-弧长采样算法适用于空间曲线,并在此基础上研究了基于前、后缘线选取叶片被测截面的算法;研究了弧长分量与曲率分量的比例系数的优化方法。最后,对多个叶片模型进行采样实验,计算重构误差并与等参数采样、等弧长采样、曲率采样、等弦公差采样、加权曲率采样算法对比,结果表明优化采样算法精度提高11.2%以上,与等步长采样方法对比,测点数减少92.3%。      

轴流压气机超音叶片新设计技术研究

介绍了一种轴流压气机超音叶片新设计技术 ,即叶型中弧线用任意多段圆弧生成 ,前缘用椭圆弧连接。该方法可以灵活控制叶型中弧线的曲率分布 ,有效控制扩散因子 ,提高气流抗分离的能力。椭圆形的前缘可减弱超音气流在前缘进口区的加速程度 ,降低进口弓形波的强度 ;叶型入口段理想的曲率分布可以合理组织进口激波结构和位置 ,大幅降低激波损失。用该方法改进设计的两套超音叶片叶型的计算结果表明本方法具有良好的工程应用价值     

三次曲线插值及其性质

给出了三次曲线插值的一种方法 ,即在已知两点及相应切线与弦线夹角的情况下 ,给出求满足插值条件的唯一的三次曲线的算法。利用本文的方法就可以构造连续三次样条曲线。另外本文中还分析了其性质 ,给出了曲率公式、等距线的表达式 ,并给出了具体的实例。     

旋转状态下曲率模型上的气膜冷却效率

通过对旋转状态下曲率模型上气膜冷却的流动和换热特性进行实验研究,得到了不同主流雷诺数、吹风比和旋转数情况下的壁面冷却效率分布,同时对实验工况进行了数值模拟。实验中,主流雷诺数Re=3 198.4~6716.6,吹风比M=0.4~1.2,旋转数R t=0~0.015 9。结果表明,吸力面和压力面模型上的气膜覆盖轨迹受离心力与哥氏力的综合作用呈现不同的偏转趋势。吹风比的增大使得气膜孔下游中心区域的冷却效率逐渐降低,旋转数的提高则有助于改善压力面模型上相同区域的冷却效果。此外,主流雷诺数的变化对壁面整体冷却效果影响不大。     

湍流模型对三维翼梢涡流场数值模拟的影响

 梢涡流场数值模拟对减少梢涡的不良影响意义深远。应用雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方法建立了三维翼梢涡流场数值模型,选用的湍流模型包括两种经典两方程模型和一种代数雷诺应力模型。计算内容包括翼梢涡流场速度分布、压力分布及涡核位置,为了准确模拟梢涡涡核内系统旋转和流线曲率影响,将旋转和曲率修正方法应用于选用的湍流模型中。计算时对翼梢涡涡核处网格进行了加密处理。将计算结果与实验结果对比后发现,修正后的湍流模型较标准湍流模型明显提高了预报精度,与实验结果吻合较好,具有工程应用价值。