飞机三维结冰模型及其数值求解方法

 对飞机结冰外形进行纯三维数值模拟,是目前飞机结冰预测中的一大难点。为了建立三维结冰数值模拟方法,基于Messinger的二维结冰模型,提出了一种考虑液态水溢流效应的三维结冰计算模型,并针对该模型建立了表面单元内溢流水流动的分配方案、发展了相应的迭代求解方法。采用本文方法对MS-317后掠翼结冰进行了计算,并与实验和Lewice3D的计算结果进行了对比。研究结果显示：本文方法具有较好的收敛性,计算的霜冰和明冰外形均与Lewice3D计算的冰形一致;对于霜冰和结冰时间较短的明冰,本文计算的冰形与实验吻合较好;对于结冰时间较长的明冰,本文计算的冰形与实验对比还有一定差异,但冰生长的总体趋势和大致体积与实验一致。同时,对比了MS-317无后掠翼与有后掠翼结明冰的外形,发现机翼后掠导致的三维溢流效应对结冰外形有明显影响,因此,对于三维结冰分析,如果用二维截面的结果来代替三维结果,其合理性还需验证。     

A new weighted mean temperature model in China

The Global Positioning System (GPS) has been applied in meteorology to monitor the change of Precipitable Water Vapor (PWV) in atmosphere, transformed from Zenith Wet Delay (ZWD). A key factor in converting the ZWD into the PWV is the weighted mean temperature ($T_m$), which has a direct impact on the accuracy of the transformation. A number of Bevis-type models, like $T_m-T_s$ and $T_m-T_s\text{,}{P}_s$ type models, have been developed by statistics approaches, and are not able to clearly depict the relationship between $T_m$ and the surface temperature, $T_s$. A new model for $T_m$, called weighted mean temperature norm model (abbreviated as norm model), is derived as a function of $T_s$, the lapse rate of temperature, δ, the tropopause height, $h_{\mathit{trop}}$, and the radiosonde station height, $h_s$. It is found that $T_m$ is better related to $T_s$ through an intermediate temperature. The small effects of lapse rate can be ignored and the tropopause height be obtained from an empirical model. Then the norm model is reduced to a simplified form, which causes fewer loss of accuracy and needs two inputs, $T_s$ and $h_s$. In site-specific fittings, the norm model performs much better, with RMS values reduced averagely by 0.45 K and the Mean of Absolute Differences (MAD) values by 0.2 K. The norm model is also found more appropriate than the linear models to fit $T_m$ in a large area, not only with the RMS value reduced from 4.3 K to 3.80 K, correlation coefficient $R^2$ increased from 0.84 to 0.88, and MAD decreased from 3.24 K to 2.90 K, but also with the distribution of simplified model values to be more reasonable. The RMS and MAD values of the differences between reference and computed PWVs are reduced by on average 16.3% and 14.27%, respectively, when using the new norm models instead of the linear model.     

对某引进工程渣水分离设备的剖析

本文通过对某引进工程渣水分离设备的剖析,提出改进后的新结构。1 设备的用途 该设备是用于渣水分离,渣在水中的含量为5％,大量的是水,脱水后的渣基本上不含游离水,通过分离以后,水可以循环使用,渣可以用于制水泥。 其使用条件为: 操作压力为0.13MPa,操作温度为70℃,混     

基于光强测量毛细超高压水射流集束性的实验研究

准确划分射流集束段和雾化段是研究射流集束性的前提。设计了一种基于光强定量测量集束性的方法。基于该方法对具有尖锐边缘孔口和类流线型出口流道的喷嘴,在超高压喷射条件下形成的水射流结构形态进行分析,并与直柱型出口流道喷嘴射流对比分析。结果表明:光强测量法能够比较准确地划分射流集束段和雾化段,区分雾化段中核心区和气液混合区;毛细超高压水射流的集束性在雷诺数影响下由喷嘴孔口结构、出口流道结构的综合作用决定;在一定雷诺数范围内,具有尖锐边缘孔口和类流线型出口流道的喷嘴有良好的集束性,当雷诺数达到1.8×104~1.9×104时,射流集束段长度趋于恒定;喷嘴出口流道结构通过气流调节,对射流集束性的影响在高雷诺数下可以忽略,空气动力扰动在高雷诺数下对射流集束性影响程度显著降低。     

热水火箭发动机喷管内流场数值模拟

为了更好地了解热水火箭发动机的工作特性,建立了热水火箭发动机喷管流动的数值计算模型,并通过算例进行验证。通过对发动机喷管内部流场的研究,发现收敛段中压力首先降到初始温度对应的饱和压强,然后继续降低,并且在喉部的位置开始发生相变,从而使流动变为气液两相流,而且喷管出口处气相体积分数高达99%以上;由于变声速的原因,可以使两相流的流动在喉部之后达到超声速;把喷管的流动分为三个过程:单向流动过程、降压闪蒸过程和膨胀加速过程,与常规的化学能火箭发动机相比有类似性,但是由于闪蒸相变的存在,使其存在一定的复杂性。     

水滴撞击特性的动态图像测量方法

用石膏脱模的方法制作圆柱实验件.实验采集圆柱试件表面不同位置染色过程的动态视频数据;依据圆柱驻点处色度值时序信号的增长曲线,将实验划分为欠饱和区、平衡区和过饱和区3个阶段;将平衡区RGB色度空间的色度值c与水滴撞击特性的局部水收集系数建立关联.结果表明:平衡区的比色分布符合局部水收集系数相对驻点处β/β_m分布;不同位置c值增长曲线具有相似性,缩比时间尺度1/t_b分布符合数值仿真欧拉法β/β_m分布的定义;实验结果与数值仿真结果对比误差率小于10%.     

聚氨酯/聚乙烯水袋无伞空投跌落仿真

基于Abaqus软件中的拉格朗日-欧拉耦合算法,对一种双层聚氨酯/聚乙烯水袋50 m高空无伞空投跌落冲击过程进行数值仿真,并对聚乙烯材料的厚度进行参数化研究.重点分析水袋以水平、垂直和45°倾斜姿态冲击地面时袋体的瞬态应力、位移变化以及破损情况.通过与已有实验数据的对比验证了该数值方法的有效性.仿真结果表明,2 mm聚...     

磁絮凝在餐饮废水中的应用研究

以COD去除率作性能参数,考察了几种复合磁絮凝剂在高、低二种浓度餐饮废水中的絮凝效果。研究结果表明:与普通絮凝剂相比,采用复合磁絮凝剂处理餐饮废水不仅能大大缩短分离时间、减少污泥体积,还能提高絮凝效果。     

有限元仿真模拟在超声喷水无损检测用水套设计中的应用

水套在超声喷水穿透检测中具有重要作用,为设计出具有良好耦合效果的水套,减少水流紊流对声波耦合的影响,本文通过构建探头套几何模型、物理建模、数值求解的有限元仿真方法对探头水套进行流体动力学仿真。结果表明,在无整流装置下,从入水口射入的水流撞击探头套内壁,产生严重紊流,进入出水管后,紊流状态仍然保持,水流流线方向杂乱。增加整流装置后,探头套内紊流得到很好的抑制,使得进入出水管的水流流线方向趋向一致,这种现象随着整流片增多而效果越加明显。本文为后续模拟水流经过出水口后的水柱状态,特别是随着初始水流速度加大后的水柱状态,以及利用有限元多物理场模拟功能,在加入声场后,模拟紊流状况下声场的变化打下了基础。     

地效飞行器双断阶机腹着水砰击过载分析

地效飞行器着水过程中，断阶着水产生的冲击易导致结构表面屈曲或破坏。基于ALE 有限元法，通过罚函数法处理两相界面流固耦合问题，对地效飞行器着水过程进行数值模拟，分析不同前飞速度、下沉速度、俯仰角等参数变化对浸水深度、砰击过载等的影响。结果表明：在研究工况下，机体着水产生的压力峰值均出现在断阶处；随着俯仰角增加水平过载峰值减小，垂向过载峰值先增大后减小，俯仰角为7°时垂向过载峰值最大，是最低过载峰值（俯仰角为15°时）的1.4 倍；前飞速度增加致使水平过载峰值增大，而对垂向过载峰值影响不明显，但垂向过载峰值与垂向速度的平方近似呈线性关系，下沉速度越大，砰击过载峰值越大。