丛成华,邓小刚,毛枚良[1]（2021）在《绕椭球的低速流动研究》文中进行了进一步梳理理解和预测绕椭球的流动对指导飞行器和潜艇等交通工具的设计具有很强的工程意义.近年来,针对椭球绕流开展了大量的实验和数值模拟研究.对有攻角下椭球绕流分离的定性描述和定量研究,促进了对三维分离的辨识和拓扑研究.文章对流场特性进行了分析,介绍了分离对气动力、噪声、尾迹的影响,以及实验条件对流动的影响.上述定常流动与非定常机动过程之间存在明显差异,非定常机动过程不能作为定常或准定常问题处理,在机动过程中,分离出现明显延迟,气动力出现明显变化.随后介绍了数值模拟在求解绕椭球流动中的进展,当前求解雷诺平均的N-S方程湍流模式仍然是解决绕椭球大范围分离流动的主要工程方法,大涡模拟和分离涡模拟等也逐渐得到了广泛应用.受限于计算能力,直接数据模拟只能用于较低雷诺数,在高雷诺数流动中还不适用.非定常机动过程的数值模拟较定常状态,与实验结果的差距要大一些.最后,介绍了对椭球绕流场转捩的研究进展,对T-S转捩与横流转捩的机理和辨识已经较为准确,数值模拟结果与实验结果基本相符,但对再附转捩的认识还不够清晰,尤其是迎风面,因此椭球绕流转捩的研究还需要依靠实验.
马龙[2]（2019）在《燃气轮机高温壁面冷却结构设计及冲击冷却特性研究》文中研究表明随着工业技术的不断革新,能源已成为推动社会发展和经济发展的基本源动力。但当今社会仍面临着因能源利用率低所造成的巨大的环境问题,如何提高机械系统效能利用率已成为当今世界性难题。燃气轮机被命名为机械技术皇冠上的明珠,以其高效、清洁广泛应用于航空航天、电力能源、军事国防等领域。多年的发展使得我国在燃气轮机制造领域有着长足的进步,但距离国际先进水平相比仍存在很大差距。具体体现在没有掌握核心技术,热端部件设计、制造、维修及控制等关键问题仍需攻关。核心技术自主研发和国产化已成为保证经济发展和国防建设所亟待解决的重大问题,国家先后在2015年出台的《中国制造2025》中指出“要组织实施包括航空发动机及燃气轮机等在内的一批创新和产业化专项、重大工程”;在2017年国家发改委和国家能源局联合印发《依托能源工程推进燃气轮机创新发展的若干意见》等多项国家政策措施内容均提及大力发展具有自主知识产权的国家战略型装备技术,是实现制造强国战略目标的重要手段。本文结合国家自然科学基金项目《仿生非光滑表面结构冲击冷却关键技术研究》对燃气轮机高温部件简化模型表面结构进行了设计,同时探讨了仿生结构在高温壁面冲击冷却中的应用,并分析了仿生结构对壁面冲击冷却特性的影响。主要工作包括:第一,本文从燃气轮机高温部件冲击冷却特性出发,研究了流体力学数值模拟方法,对控制方程、离散化方法进行了研究。通过分析冷空气和喷雾复合冲击冷却方法及机理,选用兼顾运算效率和运算时间的Realizable k-ε模型作为冲击冷却流场分析的湍流模型,并确定了本文分析中所需的近壁面函数及评价函数。第二,作为一种有效的冷却方式,扰流柱结构在高温部件壁面模型中,起到了扰流强化换热的作用。本文分别在空气和喷雾冲击冷却条件下,对扰流柱结构高温壁面模型的流动特性及换热特性进行了数值模拟。通过结构对比表明,具有扰流柱结构的高温部件壁面较光滑壁面具有更好的冲击冷却效果;喷雾式复合冷却方式壁面换热最优。因此,在高温部件壁面排布扰流柱结构将有利于提高高温壁面冲击冷却效果。第三,向自然学习,基于仿生学思想,模拟沙丘成型机理,探讨了仿生结构设计在高温壁面上应用的可行性,通过分析表明仿沙纹肋式结构具有较好的换热效果。随后,通过对比仿沙纹肋式结构冲击孔的排布距离,发现仿沙纹肋式结构布置位置越靠近冲击孔,受对称涡流影响的越小,冷却效果越好。而后,分析了不同仿沙纹肋式结构对冲击冷却的影响,发现仿沙纹肋高度越高,沿着高温壁面流动的冷却介质能量消耗越大,冷却效果越差。第四,在前文的仿生研究基础上,通过分析蝴蝶翅膀“塔型”微结构特点,建立了仿蝴蝶肋式结构模型。首先,通过仿沙纹肋式结构模型的冲击冷却分析,确定了仿蝴蝶肋式结构排布位置。然后,分别对四种不同形状的结构进行了流场和温度场对比分析,发现尖角脊蝶肋结构模型对冷却腔和高温壁面的换热效果要强于圆角脊蝶肋结构模型。而后,通过分析仿蝴蝶式结构高度参数对其高温壁面冲击冷却影响,发现改变肋式结构的高度,将影响冲击孔到冷却腔封闭面区域内冷却介质的流动,进而影响高温壁面的冷却效果。最后,对全文进行了系统的总结并对未来的工作进行了展望。
马贵辉[3]（2019）在《等压排气改善潜射航行体出水特性及稳健性机理研究》文中研究表明潜射航行体出水载荷、弹道及姿态是水下发射技术的关键参数,由于穿越水层过程中存在复杂因素的干扰,如何确保航行体出水参数满足要求,已成为亟待解决的水下发射技术难点之一。作为一种特殊的通气空泡技术,等压排气通过形成的覆盖航行体局部表面的气体边界层,可以有效改善航行体出水载荷、弹道及姿态,甚至是各参数的稳健性,该技术近些年来被提出并受到广泛关注。本文以航行体出水问题为研究对象,系统开展等压排气改善航行体出水特性及稳健性的机理研究。首先,本文数值研究等压排气气膜发展演化机制,分析排气气膜发展过程中内部组成、压力分布、旋涡结构等参数的特点及关系,建立气膜周向融合前后的流场结构简图。结果表明,等压排气是环境降压与来流剪切共同作用下的气腔被动泄气过程,其形成气膜的发展源于气体的不断注入、水流的恒定推动以及环境的持续降压作用。根据膜内组成成分及旋涡结构,气膜主体可划分为反向旋转涡对作用的气相区,回射流动主导的混合相区,以及膜尾的泄漏流动区。在条带状气束周向融合成层状气膜的过程中,膜尾闭合模式由鞍点-双螺旋结点模式向再附结点-双螺旋结点模式转化。等压排气改善航行体出水特性的机理在于气相区和混合相区气膜构成的近似等压区改善了航行体的载荷特性。其次,本文系统探讨排气结构参数影响等压排气特性的机制。研究表明,气孔结构参数变化可以显着影响排气过程及气膜发展过程。单排孔方案下,孔间距增加通过提升单孔流量,使得气膜轴向推进速度加快,周向融合速度减缓。而排气角度的降低则利用轴向通流面积的增加和气体射流的预偏,促进气腔的快速排气及气膜的快速轴向生长。双排孔方案借助两倍于单排孔方案的排气面积以及孔1气膜覆盖孔2的组合排气方式,可以获得更快的气膜发展速度。当增加双排孔方案下孔排间距时可以提升组合排气效率,而组合排气方案下较高的排气效率降低了排气孔孔间距及排气角度对排气过程的影响。在此基础上,本文基于一自由度单向耦合、三自由度双向耦合仿真方法,研究考虑平台速度作用的航行体出水载荷特性及多自由运动特性。研究结果表明,平台速度导致的横向运动将促使航行体迎水面排气流量降低,排气气膜向背水面倾斜。平台速度作用下航行体出水经历横向偏移运动、纵向减速运动以及运动平面内的俯仰运动,并在较大水载荷作用下以较大角速度及姿态角出水。实施等压排气控制可以通过其形成的边界层气膜有效降低航行体迎、背水面压差,实现降低水动力载荷、抑制纵向偏转的效果。不同排气方案下结果对比发现,相比于单排孔方案,双排孔组合排气可以更快、更高效地发挥改善航行体出水特性的效果。最后,本文引入不确定性量化理论,研究随机发射条件下等压排气的统计特性及部分气膜参数对随机发射条件的敏感性。在此基础上,开展随机平台速度下航行体三自由度出水运动、载荷及流场的统计特性研究,探讨等压排气改善航行体出水稳健性的机理。研究结果表明,随机发射条件下,排气气膜可以维持较好“压力均等性”及“压力稳健性”。随机平台速度下,有、无排气方案航行体水平速度不确定带沿运动轨迹表现为“沙漏状”的“收缩-扩张”变化过程,而水平位移不确定带呈晚半个周期的“纺锤形”的“扩张-收缩-扩张”变化过程,航行体姿态角维持均值增加不确定带扩张的趋势发展。等压排气通过排气气膜较好的压力“均等性”及“稳健性”,降低了航行体迎、被水面的压力均值差异及不确定带大小,从而削弱了航行体横向载荷及俯仰力矩对随机平台速度的敏感性,达到改善航行体出水特性及稳健性的效果。
操郢[4]（2019）在《复合冷却及凹坑冷却耦合传热研究》文中提出透平前进气温度是影响燃气轮机性能的重要因素之一。透平冷却技术的发展为进一步提高透平前进气温度打下了基础。目前,燃机透平叶片中已发展出包括外部冷却（气膜冷却、发汗冷却等）、内部冷却（对流冷却、冲击冷却）等在内的冷却形式。实际的透平叶片局部采用多种冷却单元来满足高温热载荷的挑战,叶片的前缘、中弦区及端壁等位置用到了气膜/冲击复合冷却方案,多种冷却方式间的耦合传热效果不是简单的冷却效果的叠加。本文采用气热耦合的数值方法分析了复合冷却内部流动和换热特性,进一步将凹形漩涡发生器引入到复合结构中,并对各种复合冷却方案的冷却特性进行了总结,用耦合传热实验方法进行了综合冷却效率的测量。对影响复合结构冷却效率的几何因素、流动因素及固体导热作用进行了研究。对几何因素的研究表明,气膜孔孔型和冲击孔直径是影响复合结构综合冷却效率的重要因素,冲击距离的作用结果并不明显,各种孔型结构中,扇形孔和冲击复合冷却有着最高的综合冷却效率。对流动因素的研究包括:吹风比、冲击雷诺数及冷气量。结果表明吹风比及冲击雷诺数的增大对应着气膜流场中肾形对涡的增强及冲击壁面换热系数的提高,对综合冷却效率均有提升效果。吹风比在达到一定值之后（该值与气膜孔型有关）,由于气膜抬离壁面,吹风比对综合冷却效果的提升作用逐渐减弱。增大冷气量供应,复合冷却结构的吹风比和冲击雷诺数均增大,但冷却效率不会随冷气量的增多而无限提高。复合冷却结构中,Biot数可表示冲击冷却对综合冷却效率贡献大小,大Biot数时综合冷却效率分布接近平板绝热气膜冷却,小Biot数时整个平板的冷却效率分布更为均匀,温度梯度变小。对于特定的复合冷却结构,存在一个适当的Biot数,使得冷气潜能在内部冷却和外部冷却得到合理分配,平均综合冷却效率值最高。对凹坑+冲击/气膜复合方案进行了评估,研究了凹坑的布置位置、深径比及冲击雷诺数对综合冷却效率的影响。结果表明,在高速冲击条件下,凹坑与冲击孔交错排布能够有效提高内部对流换热的效果,综合冷却效果有明显提高。不同的凹坑深径比下,冲击浅凹坑的冷却效果更好。凹坑对位置布置及流动条件较为敏感,不当的使用凹坑结构可能引其内部传热的恶化。开展了耦合传热实验方案,建立TSP冷效测量系统,并应用于冲击/气膜复合冷却及凹坑+冲击/气膜复合冷却耦合壁面上温度场测量,将多个时刻的连续测量结果平均后得到相应的综合冷却效率的分布,对数值计算结论进行了验证。
张星星[5]（2019）在《船闸输水系统错孔相向射流流动特性研究》文中认为错孔相向射流作为船闸输水系统中最基本的流动现象,其流动特性是闸室内众多水力现象形成的内在本质原因,亦是船舶停泊条件的微观体现,直接反映输水系统水力性能的优劣。深入系统地开展错孔相向射流流动特性的基础性研究,不仅对认识错孔相向射流流动结构、揭示射流间相互作用机制有着重要的理论意义,而且对简化输水系统布置、提高输水效率和增加通过能力也具有重要的工程实践意义。本文以国家自然科学基金项目“船闸输水系统多孔相向紊动射流流动结构及消能机理研究”（基金编号:51509027）为背景,基于自主研发的错孔相向射流实验系统,利用二维粒子图像测速技术（PIV）,并结合理论分析,对有限空间中单孔射流和错孔相向射流流动特性进行了较为系统的研究。取得的主要研究成果如下:（1）基于最大速度衰减变化规律,研究发现在有限空间中单孔射流流场中存在3个明显不同的衰减区,划分为自由边界下三维壁面射流区、垂直挡板影响区和近壁区。实验结果表明在垂直挡板影响区内,各速度剖面分布具有较高的相似性。在此基础之上,基于自相似理论,采用积分方法和量纲分析方法,导出了垂直挡板影响区内速度半宽值和最大速度衰减的公式。同时,根据垂直挡板影响区内时均流动特征和紊动特性的实验结果,研究发现其与半无限空间中单孔三维壁面射流径向型衰减区的流动特性相似,可将垂直挡板影响区视为提前进入径向型衰减区。（2）运用直接拍摄方法和油流方法,提出了错孔相向射流流场的分区结构,可划分为未受影响区和相向掺混区。基于这两个区域内不同的掺混机制,采用无量纲轴线紊动能kd的数学模型,较为准确地识别了未受影响区和相向掺混区的分界点纵向位置。在此基础之上,计算得到各工况的相向掺混区长度lv,并建立了lv与错距d、流速比R之间的关系式,二者皆服从线性方程。（3）基于错孔相向射流流场中U速度实验结果,并对比有限空间中单孔射流流场,结果表明在相向掺混区内,各U速度剖面分布不具有自相似性,也不服从高斯方程。由于射流间存在复杂的相互作用,U速度分布曲线将沿射流轴线发生偏移,研究表明此偏移量与错距呈反比,而与流速比为正比关系。同时,基于各工况中相向掺混区的实测速度场,统计分析主射流内侧展向半宽值与轨迹线速度衰减。结果表明,当相向掺混区内存在较大的相互作用时,主射流内侧展向半宽值扩展率与错距符合指数函数关系,但它对流速比变化的敏感性较差;主射流轨迹线速度衰减指数与错距为对数函数关系,且与流速比呈指数函数关系。（4）根据错孔相向射流实测时均流场,应用流线分析法,识别了其时均流场中的漩涡,并获取了错距和流速比对漩涡分特性的影响规律。研究表明,当错距d与径向距离s的比值小于等于0.15时,流场内存在左右两个对称、呈逆时针旋转的椭圆形漩涡;随着d/s的增加,射流间相互作用减小,左右漩涡逐渐脱落、合并,融合成单个尺度较大的漩涡;当流速比较小时,主射流占据绝对主导地位,形成一对偏离主射流的椭圆形漩涡;随着流速比的增大,副射流对主射流的作用增强,左右漩涡逐渐向主射流逼近。（5）基于错孔相向射流脉动场的测量计算结果,研究探讨了错距和流速比对相向掺混区内各紊动量分布的影响规律。结果表明,相向掺混区典型剖面内紊动量实测值大小与错距呈反比,而与流速比为正比关系。与此同时,对错孔相向射流相向掺混区内流动特性进行了总结,据此提出了一个较优的错距与流速比区间,即0.15≤d/s≤0.20、0.7≤R≤1.0,可为船闸输水系统的设计提供参考。
张衍俊[6]（2019）在《微通道耦合射流系统换热特性研究》文中研究说明随着集成电路的快速发展,电子元件的发热功率也越来越高。如果产生的热量积聚在电子元件内不能够快速散失,将会导致过高的温度,严重损害电子元件的功能和使用寿命。因此,如何对高热流密度电子元件进行有效的热管理,成为集成电路行业发展亟需解决的问题。微通道耦合射流冷却技术由于整合了微通道热沉冷却技术和射流冷却技术的优点,被认为是未来解决高热流密度电子元器件散热问题的有效途径之一。本文以水为冷却介质,对微通道耦合射缝射流换热系统（M-SJ）进行了研究。主要研究内容包括:（1）通过数值模拟的方法研究了通道横截面形状分别是梯形（TM-SJ）、矩形（RM-SJ）和圆形（CM-SJ）的三种微通道耦合射缝射流系统。结果发现,梯形微通道耦合射缝射流系统（TM-SJ）具有最低的底面平均温度和最小的底面温差,并进一步对造成三种微通道耦合射缝射流系统之间的冷却效果差异的原因进行了分析。（2）对梯形微通道耦合射缝射流热沉（TM-SJ-HS）中的流动和传热性能进行了实验研究,并与未添加射流冲击的梯形微通道热沉（TM-HS）作了比较。研究发现,尽管流体通过TM-SJ-HS的压降略大于TM-HS,但是,TM-SJ-HS的降温和均温效果均优于TM-HS。此外,还拟合出了用于计算梯形微通道耦合射缝射流换热系统（TM-SJ）的平均努塞尔数的经验关系式,能够准确地表达TM-SJ中的对流传热特性。（3）通过数值模拟的方法研究了射缝对TM-SJ流动和传热性能的影响。探究了射缝位置的影响,分析了TM-SJ的底面平均温度和底面温差随射缝位置的变化规律,找到了能够使TM-SJ具有最佳冷却效果的射缝位置。对TM-SJ中射缝长度进行了研究,分析了TM-SJ的底面平均温度和底面温差受到射缝长度的影响规律。（4）通过数值模拟的方法研究了梯形微通道的几何参数（通道的高度,通道的底面宽度和通道侧面与上底面的夹角）对TM-SJ中流动和传热性能的影响。并对三个几何参数对TM-SJ的底面平均温度和底面温差影响程度的大小进行了比较。（5）对梯形微通道耦合射缝射流热沉（TM-SJ-HS）应用于聚光光伏电池热管理进行了实验研究。分析了射缝板上不同的流体分配方式对TM-SJ-HS冷却效果的影响,并对不同TM-SJ-HS冷却下的聚光光伏电池的发电效果进行了比较。
吴智[7]（2019）在《湍流射流和机翼绕流控制优化系统》文中进行了进一步梳理流动控制是流体力学研究领域中一个非常重要的研究方向。截至目前,大部分流动控制研究是采用被动控制或者开环主动控制。这两种方法都取得了比较好的控制效果。但是被动控制要求对机械装置进行较大幅的改动,而且不容易更改控制参数。开环控制虽然可以方便的改变激励器的控制参数,但是控制参数是实验前预先设定的。在运行环境改变的情况下,最优控制参数也随之改变,开环控制不能够实时对控制参数进行优化。因此,设计一种可以实时优化控制参数的闭环控制系统对提升控制效率,增强流动控制效果有很重要的意义。流动分离和射流混合是流体控制领域典型的湍流现象。如何抑制流动分离,增加射流混合效率一直是科学界的研究热点。有学者曾采用传统斜率搜索算法构建闭环控制系统用来抑制流动分离,然而系统稳定时间过长。因此,本文的研究目的是设计一种快速响应闭环控制系统来抑制流动分离,增加射流混合效率。针对流动分离控制,本文设计了一套闭环流动分离控制系统,其包含翼型、闭环控制器、测力传感器和等离子执行器四个部分。实验采用一种新型绝缘介质阻挡放电等离子执行器（dielectric barrier discharge plasma actuator）来控制NACA0015翼型表面流动分离。本文分别对开环控制和闭环控制进行了详细的研究。开环控制实验表明该新型等离子执行器可以延迟失速角,增加升力系数。闭环控制算法采用基于拓展卡尔曼滤波器（EKF）的斜率搜索方法对等离子执行器的输入电压幅值进行调节。相比传统极值搜索算法,改进的控制算法可大幅提高收敛速度并具有较强的鲁棒性。斜率搜索方法在翼型流动分离控制中取得了非常优异的控制效果,因此,该算法被进一步拓展到了射流混合控制领域。本文设计了一套单输入-单输出的闭环控制系统来优化脉冲微射流激励器的控制参数,进而达到增加圆形主射流混合效果的目的。该系统采用射流出口下游5倍出口直径D处射流中轴线速度衰减率为反馈信号,微射流的激励频率或者流量为输出信号,采用极值搜索方法分别对微射流的频率或者流量进行优化。实验结果证实该系统可以分别对微射流的激励频率和微射流流量进行优化。当采用基于EKF的极值搜索方法时,该系统可以大幅缩短收敛时间,提升系统的动态响应能力。实验结果证实该系统适用于优化单一控制参数的射流混合控制。由于单输入-单输出控制系统只可以对单一参数进行优化,但在实际应用中,工作环境的改变会引起多个最优参数发生改变。因此,本文将上文中采用EKF的单输入-单输出系统拓展成双输入-单输出控制系统。与单输入-单输出控制系统类似,该系统也采用中轴线射流出口下游5D处速度衰减率为反馈信号,微射流的激励频率和流量为输出控制信号。实验在雷诺数为5700到13300范围内开展。实验证实该系统可以快速且同步寻找到最优的微射流激励频率和微射流流量,进而得到最佳控制结果。该结果与开环控制结果相一致。此系统对雷诺数的改变具有一定的鲁棒性,且对控制器初始参数的改变具有自适应性。研究还发现,当雷诺数增加或者降低时最大的速度衰减率仍保持不变。即该控制系统的控制性能基本上不受雷诺数的影响。相比于之前的研究,该双输入-单输出系统的成功应用大大提升了射流的混合效果,同时该控制系统还可拓展至其他的控制领域。上述极值搜索算法属于线性控制方法,接下来的研究中采用了一种非线性机器学习方法进一步优化湍流射流的混合。实验采用两支分别放置于射流出口下游3D和5D位置的热线传感器来测量流场信息。5D位置的中轴线平均速度被用来表征射流混合性能。该速度的降低与势流核附近的夹带增强相关。采用机器学习控制来优化传感器反馈控制、多频耦合控制以及两者的结合。机器学习最终寻找到最佳控制律为单一频率的小占空比信号,取得了比前几种控制方法更好的控制效果。另外,实验结果表明,在当前射流控制条件下,多频率耦合或传感器反馈控制都不会进一步改善射流混合。射流混合结果证明了机器学习在快速学习优化总体控制策略方面有尚未开发的潜力,甚至可以自主选择开环或闭环控制。但是,机器学习方法的收敛速度相比极值搜索算法收敛速度要慢,与系统的开环参数优化方法所用时间相近。综上所述,本文分别采用斜率搜索方法、极值搜索方法以及机器学习方法设计了多种闭环控制系统,分别实现了抑制翼型表面流动分离和增加射流混合的目的。多输入-单输出控制系统的效果要明显优于单输入-单输出控制系统。采用机器学习控制可以实现多参数非线性优化,在这三种控制方法中取得了最佳的控制效果。本文研究结果表明,闭环控制在流动控制领域展现出了极强的应用潜力,可以进一步拓展到其他类型的湍流控制领域。
申正[8]（2018）在《圆喷嘴气体垂直冲击射流壁面压力规律研究》文中研究说明冲击射流作为一种重要的技术手段,在射流剥离、射流除尘等众多工业领域有广泛的应用。冲击壁面的压力分布作为这些应用的关键之一,具有理论和实践方面的研究意义。本文首先对三种不同结构的喷嘴在不同冲击射流工况下的流场及壁面压力进行了数值模拟。采用了SST k-?、RNG k-?、Realizable k-?和S-A四种湍流模型来进行数值计算。根据射流流场的不同结构以及壁面压力的不同分布形式将壁面压力规律的研究分为亚声速段和超声速段。然后,本文详细设计了冲击射流的气动回路和测压实验台,在充分考虑了测量的误差后采用了0.5mm的测压孔和定位精度为0.005mm的移动平台。将亚声速和超声速工况下的测试结果与四种湍流模型的计算结果充分对比,结果表明SST k-?湍流模型在计算冲击射流的壁面压力时更为准确。接着,分别分析了N1型喷嘴亚声速段和超声速段的壁面压力分布规律。在亚声速段,实验结果中壁面压力呈高斯分布。对实验结果采用量纲分析的方法,引入压力分布半宽度这一物理量,推导了通用的壁面压力关系式。并分别研究了压力关系式中的压力分布半宽度、驻点压力随工况参数（喷距、喷嘴直径和入口压力）的变化规律,最后将压力分布规律写成只与这些工况参数有关的数学关系式。通过将该关系式与N2、N3型喷嘴的实验结果比较,证明了该关系式的准确性和普适性。在超声速段,根据入口压力将研究工况分为中度欠膨胀和高度欠膨胀射流。在中度欠膨胀冲击射流中,壁面压力仍然满足高斯分布。除了由于喷嘴内部流道结构而引起的部分特殊情况外,都可以用亚声速的规律描述;在高度欠膨胀冲击射流中,详细分析了双峰分布出现的原因,以及相应的分布规律。并通过详细的实验分析指出,双峰分布基本上出现在射流核心区内。此外还给出了一种通过驻点压力的骤变特性来判断双峰分布出现的便捷方法。通过对N2、N3型喷嘴的对比验证,证明了上述超声速段壁面压力规律的正确性。最后,通过正交试验研究了不同射流因素对驻点压力的影响程度。结果表明,不管在亚声速还是超声速射流中,喷嘴直径都是影响最大的因素。对不同结构喷嘴射流轴线速度和驻点压力损失进行对比,结果表明N1型喷嘴亚声速段的驻点压力损失最小,N3型喷嘴在超声速段的驻点压力最小。所以,从冲击压力角度考虑,结合压力分布规律以及驻点压力损失情况,在亚声速和超声速冲击射流时应分别选择N1型和N3型喷嘴。
李一明[9]（2018）在《火焰清理工艺中平行多孔射流噪声及热行为研究》文中提出随着高附加值钢材越来越受到人们的重视,连铸板坯火焰清理逐渐成为各大钢铁企业不可或缺的冶金工艺环节。与喷涂、干燥、航空航天等工程应用相比,火焰清理工艺中的多孔冲击射流具有孔数多、平行分布、冲击高度大、斜向冲击的特点。本文以平行多孔冲击射流为研究对象,对火焰清理复杂流态中的流动、传热、燃烧及辐射噪声特性进行试验和数值研究,揭示表面沟痕的形成机理和可控因素,指出辐射噪声特性及降噪方法。从单孔、双孔射流到多孔射流,从平行多孔射流到双排多孔射流,从自由射流到冲击射流,从冷态射流到燃烧射流,循序渐进地研究火焰清理工艺中的多物理过程,对解决表面沟痕问题和噪声污染问题有重要意义。单孔射流和双孔射流是平行多孔射流的核心,以颇具代表性的高马赫数、低雷诺数可压缩射流为研究对象,利用大涡模拟（Large eddy simulation,LES）和Ffowcs Williams-Hawkings（FW-H）积分方程对流场和声场进行数值模拟。指出射流的卷吸特性对流动发展和噪声传播的作用机理,引入康达效应（Coanda effect）的概念揭示双孔射流的相互作用机制,指出射流合并点（Merging point,MP）和结合点（Combined point,MP）随孔径比的增大呈指数性增长。对比等效面积的单孔、双孔射流的流声特性,指出双孔射流的噪声强度更小,传播指向性沿径向偏转。平行多孔冲击射流是火焰清理工艺的基本特征,利用物理试验和数值模拟方法对平行多孔射流的相互作用规律与冲击沟痕特性进行研究。以真实火焰清理烧嘴和实际操作参数建立试验系统,提出了一种利用油流显示技术再现冲击沟痕物理形态的试验方法。采用Realizable k-ε湍流模型（RKE）结合解析壁面函数法（Analytical wallfunction,AWF）分析流动及传热细节。揭示了平行多孔射流的合并与再合并特征,指出了平行多孔射流相互作用的流场演化形态和冲击特性是形成表面沟痕的根本原因。对比了不同孔径比、冲击高度和射流雷诺数下的流动及传热特性,讨论了平行多孔冲击射流表面沟痕分布的影响因素,指出了火焰清理表面沟痕无法彻底消除,但可以通过结构优化有效改善表面质量。针对火焰清理工艺中的噪声污染问题,通过对比单孔射流、双孔射流和平行多孔射流的噪声特性,指出射流相互作用会增加噪声强度,指向性沿径向偏转,频谱向低频移动。通过对比自由射流与冲击射流的噪声特性,指出冲击过程主要增加了偶极子声源,噪声指向性在平板上方出现两个峰值,频谱向低频转移。讨论冲击高度、冲击角度和射流雷诺数对辐射噪声特性的影响,指出了平行多孔冲击射流噪声区别于单孔冲击射流的新特征:随着冲击高度的增加,噪声强度呈先增大后减小的趋势,指向性沿轴向偏转,频谱向低频移动;随着冲击角度的减小,噪声强度逐渐增加,指向性向平板偏转,频谱向高频移动。射流非预混燃烧在火焰清理工艺的预热阶段起主要作用,利用物理试验结合数值模拟研究双排多孔射流流动、燃烧和辐射噪声的多物理过程。由于直接测温方法难以捕捉平行多孔射流之间的微小温度差,提出了一种钢板间接测温方法来分析射流相互作用对燃烧火焰形态的影响。利用数值模拟揭示流场、温度场、浓度场和声场的物理细节,弥补试验测量上的不足。根据不同特征位置的流动及燃烧结果,指出射流卷吸作用有利于燃气与氧气充分混合,提高燃烧效率。单排射流相互作用和双排射流掺混都会增加噪声强度,使频谱移向低频。对冷态射流与热态射流、非燃烧射流与燃烧射流的声学结果进行对比,指出热效应和燃烧化学反应都有利于增加噪声强度、降低噪声频率,但对指向性的影响不大。
柳焕楠[10]（2017）在《涡轮叶片冲击冷却仿真与实验研究》文中研究说明提高燃气轮机涡轮进口温度是目前提高燃气轮机循环功率和热效率的主要途径和手段,与此同时也对涡轮叶片的耐高温性能提出了更高的要求。目前燃气轮机涡轮进口温度的提高速度已经远远超过了涡轮叶片耐高温材料的发展速度,因此,在继续发展耐高温材料的同时必须加强对涡轮叶片冷却技术的发展力度。燃气轮机高温涡轮叶片的冷却技术主要包括内部冷却和外部冷却,在所有的内部冷却方式中,冲击冷却是最高效和最有潜力的一种冷却技术手段,主要用在热负荷比较高的区域,如涡轮转子叶片前缘或者是一些涡轮叶片的中部区域。冲击冷却的研究在整个涡轮叶片冷却技术研究领域占有举足轻重的地位。本文对涡轮叶片冲击冷却结构进行了简化,具体主要通过数值仿真的手段研究了单孔射流冲击冷却和阵列射流冲击冷却的流场和换热特性,最后采用瞬态液晶测温技术对阵列射流冲击冷却的换热特性进行了实验研究,为数值仿真计算结果提供了实验数据基础。对于单孔射流冲击冷却结构,研究发现,射流雷诺数的增大可以提高靶面局部努赛尔数,增强单孔射流对靶板的冷却效果;靶面平均努赛尔数与射流雷诺数的0.66次幂(Re0.66)呈现出近乎完美的线性关系;射流冲击间距的增加使得靶面中轴线上局部努赛尔数的第二个峰值逐渐消失,并且在相对冲击间距H/D=2时,靶面平均努赛尔数达到峰值。对于阵列射流冲击冷却,研究表明,a)增大冲击孔射流雷诺数可以提高靶板表面的局部努赛尔数和平均努赛尔数,但同时也会增大靶板所受到的冲击压力并且降低被冷却面温度的均匀程度,引起一些强度问题。b)冲击间距越大,靶板所受到的冲击压力越小。在相对冲击间距H/D=24时,随着H/D的增加,靶面平均努赛尔数逐渐减小,但靶板表面温度均匀度增加。c)错排结构与顺排结构的靶面平均努赛尔数相差不大;但错排结构靶面温度均匀度大于顺排结构。d)初始横向流速度增加,靶面平均努赛尔数减小;靶面温度分布不均匀程度减小;初始横向流可以提高靶面温度分布的均匀性,在一定程度上可以解决被冲击板由于温度分布不均匀和射流压力差异所造成的强度问题。e)蒸汽射流冷却时,在相同位置的靶面局部努赛尔数均大于空气冷却下的数值,增大百分比约为40%;靶面平均努赛尔数增强百分比在50%左右甚至更高;但是靶面温度分布的均匀性降低,易在靶板形成较大的热应力;在靶板的热应力承受范围内,蒸汽射流冷却仍是一种高效地冷却方法,值得采用。f)双向出流情况下的靶板表面平均努赛尔数高于单向出流,并且双向出流提高了靶板表面温度分布的均匀程度。对于基于瞬态液晶测温技术下的阵列射流冲击冷却实验,本文主要研究了5种冲击间距、不同射流雷诺数和出流方向对其换热性能的影响规律。研究发现,靶面纵向平均努赛尔数均随射流雷诺数的增加而逐渐增大;在H/D=15的范围内,对于双向出流结构,靶面纵向平均努赛尔数随H/D的增大而逐渐减小;对于单向出流结构,在距离出流边界较远的5个靶面纵向平均努赛尔数峰值在H/D=3时达到最大值,但靠近出流边界的5个峰值随H/D的增加呈现出逐渐减小的趋势;在相同或相近的实验段进口流量情况下,双向出流结构靶面的纵向平均努赛尔数高于单向出流结构,但二者的差异随着H/D的增加以及进口流量的增加而逐渐减小。本文数值仿真结果与实验结果误差在10%20%左右。实验研究为数值仿真计算研究提供了大量数据基础。
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
| 1引言 |
| 2参数与坐标系定义 |
| 3实验和理论研究 |
| 3.1椭球绕流场分离的定性描述 |
| 3.2椭球绕流场分离的定量研究 |
| 3.3椭球绕流场分离的辨识 |
| 3.4椭球绕流场分离的拓扑研究 |
| 3.5分离对气动力的影响 |
| 3.6分离产生的噪声 |
| 3.7转捩带的影响 |
| 3.8分离后旋涡的演化过程 |
| 3.9非定常机动实验 |
| 3.10尾部支撑对流动的影响 |
| 3.11突起物对流动的影响 |
| 4数值模拟研究 |
| 4.1欧拉方程及渐近理论 |
| 4.2三维边界层方程 |
| 4.3简化的N-S方程及层流 |
| 4.4 RANS |
| 4.5 RSM |
| 4.6 LES |
| 4.7 LES/RANS混合方法 |
| 4.8 DNS |
| 4.9非定常机动过程的模拟 |
| 5椭球绕流场转捩的研究 |
| 6结论和展望 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 燃气轮机高温部件冷却形式 |
| 1.3 燃气轮机中的多种冷却方式研究现状 |
| 1.3.1 对流和扰流冷却方法研究现状 |
| 1.3.2 冲击冷却方法研究现状 |
| 1.3.3 热障涂层技术及气膜冷却方法的研究 |
| 1.4 探讨解决燃气轮机热端部件冷却问题的新思路 |
| 1.4.1 复合冷却方式的设计与应用 |
| 1.4.2 仿生概念扰流结构的设计与应用 |
| 1.5 本文研究目标与主要研究内容 |
| 第2章 CFD方法及冲击冷却 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 CFD数值模拟理论基础 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 离散化 |
| 2.2.3 湍流问题的模拟 |
| 2.3 复合冲击冷却技术与方法 |
| 2.3.1 单一介质冲击冷却模拟方法 |
| 2.3.2 多介质复合冲击冷却模拟方法 |
| 2.4 近壁面函数及评价参数 |
| 2.4.1 近壁面函数的处理方法 |
| 2.4.2 评价参数定义 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 多场耦合条件下高温壁面液滴/冲击复合冷却传热特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 燃气轮机过渡段CFD模型建立 |
| 3.2.1 过渡段实体模型简化 |
| 3.2.2 有限元模型建立 |
| 3.3 单孔液滴/冲击复合冷却下壁面换热特性分析 |
| 3.4 多孔液滴/冲击复合冷却下壁面换热特性分析 |
| 3.5 四种曲率下液滴/冲击复合冷却下壁面换热特性分析 |
| 3.6 含扰流柱的液滴/冲击复合冷却下壁面换热特性分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 仿沙纹结构高温壁面冲击冷却特性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 风成沙纹物理特征分析 |
| 4.2.1 风成沙纹成形原理 |
| 4.2.2 风成沙纹数学模型概述 |
| 4.3 风成沙纹有限元模型建立 |
| 4.3.1 二维沙纹数学模型建立 |
| 4.3.2 双腔室模型简化 |
| 4.4 风成沙纹壁面冷却传热特性分析 |
| 4.5 不同排布方式的仿沙纹肋结构换热特性分析 |
| 4.6 不同高度的仿沙纹肋换热特性分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 仿蝴蝶微结构高温壁面冲击冷却传热特性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 蝴蝶微结构物理特征分析 |
| 5.3 仿蝴蝶微结构高温壁面有限元模型建立 |
| 5.3.1 仿蝴蝶肋几何模型建立 |
| 5.3.2 蝴蝶肋有限元网格划分 |
| 5.4 壁面冷却传热特性分析 |
| 5.5 不同层数错长脊蝶肋结构的冷却分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 一、作者简介 |
| 二、发表的学术论文(按出版时间排序) |
| 三、参加的科研项目 |
| 后记和致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及目的意义 |
| 1.2 空泡流问题的研究进展 |
| 1.2.1 空泡流问题概述 |
| 1.2.2 空泡流的影响因素及稳定性 |
| 1.2.3 空泡流的研究方法 |
| 1.3 等压排气技术的研究进展 |
| 1.3.1 等压排气相关物理问题及旋涡结构 |
| 1.3.2 等压排气技术的研究现状 |
| 1.4 文献综述简析 |
| 1.5 本文主要研究内容和章节安排 |
| 第2章 等压排气气膜发展演化机制研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 航行体出水排气流场数值模拟方法 |
| 2.2.1 控制方程及数值模拟方法 |
| 2.2.2 物理模型及边界条件 |
| 2.2.3 网格无关性验证 |
| 2.2.4 数值模拟方法验证 |
| 2.3 航行体一自由度出水单排孔排气特性研究 |
| 2.3.1 等压排气气膜发展过程 |
| 2.3.2 等压排气气膜内部旋涡结构 |
| 2.3.3 等压排气参数 |
| 2.4 航行体一自由度出水双排孔排气特性研究 |
| 2.4.1 物理模型及仿真方案 |
| 2.4.2 等压排气气膜发展过程 |
| 2.4.3 内部旋涡结构及排气参数 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 排气结构参数对等压排气特性的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单排孔孔间距对排气特性的影响 |
| 3.2.1 物理模型及仿真方案 |
| 3.2.2 等压排气气膜发展过程 |
| 3.2.3 内部旋涡结构及排气参数 |
| 3.3 单排孔排气角度对排气特性的影响 |
| 3.3.1 物理模型及仿真方案 |
| 3.3.2 等压排气气膜发展过程 |
| 3.3.3 内部旋涡结构及排气参数 |
| 3.4 双排孔孔排间距对排气特性的影响 |
| 3.4.1 物理模型及仿真方案 |
| 3.4.2 等压排气气膜发展过程 |
| 3.4.3 内部旋涡结构及排气参数 |
| 3.5 双排孔孔间距对排气特性的影响 |
| 3.5.1 物理模型及仿真方案 |
| 3.5.2 等压排气气膜发展过程 |
| 3.5.3 内部旋涡结构及排气参数 |
| 3.6 双排孔排气角度对排气特性的影响 |
| 3.6.1 物理模型及仿真方案 |
| 3.6.2 等压排气气膜发展过程 |
| 3.6.3 内部旋涡结构及排气参数 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 等压排气对航行体出水过程载荷及运动特性的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 平台速度作用下航行体一自由度出水特性 |
| 4.2.1 物理模型及仿真方案 |
| 4.2.2 等压排气气膜发展过程 |
| 4.2.3 等压排气参数及航行体载荷特性 |
| 4.3 平台速度作用下航行体三自由度出水特性 |
| 4.3.1 物理模型及仿真方案 |
| 4.3.2 等压排气气膜发展过程 |
| 4.3.3 航行体水动力特性及运动特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 等压排气对航行体出水过程载荷及运动稳健性的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 不确定性量化理论 |
| 5.2.1 混沌多项式展开 |
| 5.2.2 配点方式 |
| 5.2.3 系数求解 |
| 5.2.4 统计特性后处理 |
| 5.2.5 基于NIPCE的不确定性分析流程 |
| 5.3 随机发射条件下带排气航行体一自由度出水统计特性 |
| 5.3.1 不确定性来源及样本空间构建 |
| 5.3.2 混沌多项式展开模型验证 |
| 5.3.3 排气气膜发展统计特性 |
| 5.3.4 排气参数及气膜参数统计特性 |
| 5.3.5 气膜参数对随机发射条件的敏感性分析 |
| 5.4 随机发射条件下带排气航行体三自由度出水统计特性 |
| 5.4.1 不确定性来源及样本空间构建 |
| 5.4.2 混沌多项式展开模型验证 |
| 5.4.3 航行体出水运动统计特性 |
| 5.4.4 航行体出水水动力统计特性 |
| 5.4.5 航行体出水绕流流场统计特性 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 凹坑冷却和复合冷却研究现状 |
| 1.2.1 冷却技术概述 |
| 1.2.2 气膜冷却 |
| 1.2.3 凹坑冷却 |
| 1.2.4 气膜/冲击复合冷却 |
| 1.2.5 凹坑冷却 |
| 1.3 本文主要内容 |
| 第2章 平板气膜/冲击气热耦合数值研究 |
| 2.1 平板气膜/冲击复合冷却数值计算介绍 |
| 2.1.1 计算模型 |
| 2.1.2 边界条件 |
| 2.1.3 算例设置及计算分析 |
| 2.2 数值计算方法验证 |
| 2.2.1 数值模型验证 |
| 2.2.2 网格无关性验证 |
| 2.3 Biot数的影响 |
| 2.4 流动参数的影响 |
| 2.4.1 冷气量比 |
| 2.4.2 吹风比 |
| 2.4.3 冲击雷诺数 |
| 2.5 冷却结构参数的影响 |
| 2.5.1 气膜孔型 |
| 2.5.2 冲击孔径 |
| 2.5.3 冲击距离 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 带有凹坑的平板复合结构气热耦合数值研究 |
| 3.1 凹坑+气膜/冲击复合结构数值计算介绍 |
| 3.1.1 计算模型及算例设置 |
| 3.1.2 网格无关性验证 |
| 3.2 凹坑布置方式的影响 |
| 3.3 凹坑深径比的影响 |
| 3.4 冲击雷诺数的影响 |
| 3.5 复合冷却方案性能比较 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 平板耦合实验研究 |
| 4.1 平板耦合实验台介绍 |
| 4.2 温度测量技术介绍 |
| 4.2.1 TSP温度测量技术原理 |
| 4.2.2 TSP测量系统及标定 |
| 4.3 实验误差分析 |
| 4.4 实验结果对比分析 |
| 4.4.1 平板气膜/冲击复合冷却实验 |
| 4.4.2 平板凹坑+气膜+冲击复合冷却实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论及展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 本文主要创新点 |
| 5.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 闸墙长廊道侧支孔输水系统研究综述 |
| 1.2.2 闸底长廊道侧支孔输水系统研究综述 |
| 1.2.3 射流研究方法综述 |
| 1.2.4 壁面射流研究综述 |
| 1.2.5 存在的研究难题 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 第二章 错孔相向射流实验系统与测量设备 |
| 2.1 错孔相向射流实验系统 |
| 2.1.1 射流实验系统 |
| 2.1.2 供回水系统 |
| 2.2 粒子图像测速系统 |
| 2.2.1 硬件模块 |
| 2.2.2 软件模块 |
| 2.2.3 测量布置 |
| 2.3 坐标系统 |
| 2.4 实验方案 |
| 2.4.1 主要影响因子的选取 |
| 2.4.2 初始水深及最大入射流速的率定 |
| 2.4.3 实验工况的设定 |
| 2.4.4 实验具体步骤 |
| 2.5 计算速度场与实验系统稳定性分析 |
| 2.5.1 U速度值计算稳定性分析 |
| 2.5.2 U速度剖面分布稳定性分析 |
| 2.6 实验难点及解决措施 |
| 2.6.1 实验装置的设计及建设 |
| 2.6.2 二维PIV测量系统的硬件模块 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 有限空间中单孔射流流场分区结构及流动特性 |
| 3.1 有限空间中单孔射流流场分区结构 |
| 3.2 实测流场可靠性检验 |
| 3.2.1 Ⅰ区水平面U速度分布检验 |
| 3.2.2 Ⅰ区中垂面Um速度分布检验 |
| 3.3 垂直挡板影响区特征物理量统计 |
| 3.3.1 垂直挡板影响区速度剖面分布 |
| 3.3.2 垂直挡板影响区速度半宽值分布 |
| 3.3.3 垂直挡板影响区最大速度衰减 |
| 3.3.4 垂直挡板影响区紊动特性 |
| 3.4 近壁区特征物理量统计 |
| 3.4.1 近壁区速度剖面分布 |
| 3.4.2 近壁区速度半宽值分布 |
| 3.4.3 近壁区最大速度衰减 |
| 3.4.4 近壁区紊动特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 错孔相向射流流场分区结构及可靠性分析 |
| 4.1 错孔相向射流流场的分区结构 |
| 4.2 错孔相向射流流场分区结构的可靠性分析 |
| 4.2.1 紊流涡粘度和紊动能 |
| 4.2.2 分区结构可靠性分析 |
| 4.3 探寻未受影响区和相向掺混区分界点位置 |
| 4.3.1 分界点位置识别方法 |
| 4.3.2 识别结果分析 |
| 4.3.3 分界点位置的可靠性检验 |
| 4.4 错距和流速比与相向掺混区长度的关系 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 错孔相向射流流动特性及相互作用机制 |
| 5.1 相向掺混区U速度剖面分布特征 |
| 5.1.1 对比有限空间中单孔射流U速度剖面分布 |
| 5.1.2 错距对U速度剖面分布的影响规律 |
| 5.1.3 流速比对U速度剖面分布的影响规律 |
| 5.2 相向掺混区主射流内侧展向半宽值分布特征 |
| 5.2.1 错距对主射流内侧展向半宽值分布的影响规律 |
| 5.2.2 流速比对主射流内侧展向半宽值分布的影响规律 |
| 5.3 相向掺混区主射流轨迹线速度衰减变化特征 |
| 5.3.1 错距对主射流轨迹线速度衰减变化的影响规律 |
| 5.3.2 流速比对主射流轨迹线速度衰减变化的影响规律 |
| 5.4 错孔相向射流流场中漩涡分布特性 |
| 5.4.1 不同错距条件下错孔相向射流流场中漩涡分布 |
| 5.4.2 不同流速比条件下错孔相向射流流场中漩涡分布 |
| 5.5 相向掺混区紊动特性 |
| 5.5.1 对比有限空间中单孔射流紊动特性 |
| 5.5.2 错距对相向掺混区紊动特性的影响规律 |
| 5.5.3 流速比对相向掺混区紊动特性的影响规律 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及研究意义 |
| 1.2 高热流密度电子器件冷却技术 |
| 1.2.1 微通道热沉冷却 |
| 1.2.2 射流冲击冷却 |
| 1.2.3 微通道耦合射流冲击冷却 |
| 1.3 本文工作 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 微通道耦合射缝射流系统中通道截面形状的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 不同通道截面形状的M-SJ系统简述 |
| 2.3 数值模型和计算方法 |
| 2.3.1 控制方程 |
| 2.3.2 计算域和边界条件 |
| 2.3.3 网格划分 |
| 2.3.4 变量定义 |
| 2.3.5 物性参数 |
| 2.3.6 模型验证 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 不同热流密度下三种M-SJ的冷却性能比较 |
| 2.4.2 不同泵功率下三种M-SJ的冷却性能比较 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 梯形微通道耦合射缝射流系统流动和传热性能实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验装置 |
| 3.2.1 冷却系统 |
| 3.2.2 加热系统 |
| 3.3.3 数据采集系统 |
| 3.3 实验步骤和实验方法 |
| 3.4 数据处理和误差分析 |
| 3.4.1 实验数据处理 |
| 3.4.2 实验误差分析 |
| 3.4.3 热量衡算 |
| 3.5 实验结果与讨论 |
| 3.5.1 梯形微通道耦合射缝射流热沉和梯形微通道热沉的压降比较 |
| 3.5.2 梯形微通道耦合射缝射流热沉和梯形微通道热沉的冷却效果比较 |
| 3.5.3 梯形槽道耦合射缝射流系统平均努塞尔数计算公式 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 梯形微通道耦合射缝射流系统中射缝的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同射缝位置的梯形微通道耦合射缝射流系统简述 |
| 4.3 数值模型和计算方法 |
| 4.3.1 计算域和边界条件 |
| 4.3.2 网格划分 |
| 4.3.3 变量定义 |
| 4.3.4 物性参数 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.4.1 不同热流密度下射缝位置对TM-SJ冷却性能的影响 |
| 4.4.2 不同泵功率下射缝位置对TM-SJ冷却性能的影响 |
| 4.5 不同射缝长度的TM-SJ简述 |
| 4.6 计算域和泵功消耗 |
| 4.7 结果与讨论 |
| 4.7.1 不同热流密度下射缝长度对TM-SJ的冷却性能影响 |
| 4.7.2 不同泵功率下射缝长度对TM-SJ冷却性能的影响 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 梯形微通道耦合射缝射流系统中梯形通道参数的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 TM-SJ中所研究的通道结构参数简述 |
| 5.3 数值模型和计算方法 |
| 5.3.1 计算域和边界条件 |
| 5.3.2 变量定义 |
| 5.3.4 物性参数 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 梯形通道的高度影响 |
| 5.4.2 梯形通道底面的宽度影响 |
| 5.4.3 梯形通道侧壁面与上底面的夹角影响 |
| 5.4.4 各参数对TM-SJ传热性能的影响程度比较 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 梯形微通道耦合射缝射流热沉应用于聚光光伏电池冷却性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验装置 |
| 6.2.1 聚光光伏冷却发电系统 |
| 6.2.2 梯形微通道耦合射缝射流热沉 |
| 6.2.3 误差分析 |
| 6.2.4 能量衡算 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 两种热沉冷却效果比较 |
| 6.3.2 两种热沉所对应的发电性能比较 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 论文工作 |
| 论文创新点 |
| 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 物理量名称及符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 湍流被动控制的研究现状与分析 |
| 1.3 湍流主动控制的研究现状与分析 |
| 1.4 流动闭环控制的研究现状与分析 |
| 1.4.1 基于系统模型的流动控制方法 |
| 1.4.2 无模型流动控制方法 |
| 1.5 本文主要研究目标及研究内容 |
| 第2章 实验装置与测量技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 风洞以及翼型升力测量系统 |
| 2.3 翼型及等离子执行器 |
| 2.4 射流平台和执行器系统 |
| 2.5 流速测量系统 |
| 2.5.1 皮托管测量系统 |
| 2.5.2 热线测量系统 |
| 2.6 流动显示测量系统 |
| 2.7 实时采样及控制系统 |
| 第3章 翼型流动分离闭环控制方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于拓展卡尔曼滤波器的斜率搜索算法 |
| 3.3 闭环控制可行性验证及控制器参数整定 |
| 3.4 开环控制结果与分析 |
| 3.5 两种闭环控制系统时间响应的对比 |
| 3.6 不同雷诺数下闭环控制系统的稳定时间 |
| 3.7 闭环控制系统的鲁棒性 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 采用单输入-单输出极值搜索控制方法的射流混合控制系统 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单输入-单输出控制系统设计 |
| 4.3 单输入-单输出控制系统的参数整定 |
| 4.4 控制结果及讨论 |
| 4.4.1 传统极值搜索控制器的控制结果 |
| 4.4.2 采用拓展卡尔曼滤波器的极值搜索控制的结果 |
| 4.4.3 两种控制方法控制结果的比较 |
| 4.4.4 单输入-单输出极值搜素控制的鲁棒性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 采用双输入-单输出极值搜索方法的射流混合控制系统 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 双输入-单输出控制系统设计 |
| 5.3 双输入-单输出控制器参数整定 |
| 5.4 控制结果及讨论 |
| 5.4.1 双输入-单输出控制器在固定雷诺数下的控制结果 |
| 5.4.2 双输入-单输出控制器在不同雷诺数下的鲁棒性测试 |
| 5.4.3 闭环控制结果与开环结果的比较 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 采用机器学习方法的射流混合控制系统 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 微射流占空比对射流初始条件的影响 |
| 6.3 机器学习控制 |
| 6.3.1 成本函数 |
| 6.3.2 控制律的拟设 |
| 6.3.3 控制器设计为无模型回归问题 |
| 6.3.4 线性遗传编程算法回归求解器 |
| 6.4 采用机器学习优化的传感器反馈控制 |
| 6.5 采用机器学习优化的多频率控制 |
| 6.6 开环控制与闭环控制的讨论 |
| 6.6.1 机器学习优化周期性控制时的学习速率 |
| 6.6.2 传感器反馈控制无法改善控制结果的分析 |
| 6.6.3 多频控制性能受限的分析 |
| 6.7 机器学习方法与极值搜索方法的区别 |
| 6.7.1 不同控制方法取得的控制效果对比 |
| 6.7.2 多种控制方法的优缺点分析 |
| 6.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 吴智简历 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号列表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 冲击射流及壁面压力规律研究概况 |
| 1.2.1 实验和理论 |
| 1.2.2 数值仿真 |
| 1.3 课题研究内容 |
| 第二章 冲击射流数值模拟及结果分析 |
| 2.1 数值计算方法 |
| 2.1.1 计算模型及边界条件 |
| 2.1.2 控制方程 |
| 2.1.3 湍流模型 |
| 2.1.4 网格划分与参数设置 |
| 2.2 仿真结果及分析 |
| 2.2.1 喷嘴的流场结构 |
| 2.2.2 壁面压力分布 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 冲击射流实验设计及与仿真对比 |
| 3.1 壁面压力测量实验设计 |
| 3.1.1 实验装置 |
| 3.1.2 实验过程 |
| 3.2 实验结果及与仿真的对比 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 亚声速冲击射流壁面压力规律分析 |
| 4.1 N1 型喷嘴亚声速实验结果 |
| 4.2 量纲分析过程 |
| 4.3 压力分布规律关系式 |
| 4.3.1 压力分布半宽度规律 |
| 4.3.2 误差分析及修正 |
| 4.3.3 驻点压力变化规律 |
| 4.4 不同喷嘴亚声速冲击射流壁面压力分布规律 |
| 4.5 算例验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 超声速冲击射流壁面压力规律分析 |
| 5.1 N1 型喷嘴超声速实验结果 |
| 5.2 中度欠膨胀冲击射流壁面压力规律 |
| 5.2.1 高斯分布规律 |
| 5.2.2 驻点压力变化规律 |
| 5.3 高度欠膨胀冲击射流壁面压力规律 |
| 5.3.1 滞止泡现象及其形成原因 |
| 5.3.2 双峰分布规律 |
| 5.3.3 驻点压力变化规律 |
| 5.4 不同喷嘴超声速冲击射流壁面压力分布规律 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 不同结构喷嘴冲击效果分析 |
| 6.1 射流因素的正交试验分析 |
| 6.1.1 正交试验设计 |
| 6.1.2 亚声速正交试验结果与分析 |
| 6.1.3 超声速正交试验结果与分析 |
| 6.2 不同结构喷嘴冲击射流流场参数对比 |
| 6.2.1 轴线速度对比 |
| 6.2.2 驻点压力损失对比 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 本文的主要创新点 |
| 7.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 火焰清理工艺概论 |
| 1.3 平行多孔冲击射流研究进展 |
| 1.3.1 单孔射流 |
| 1.3.2 双孔射流 |
| 1.3.3 多孔射流 |
| 1.3.4 射流燃烧 |
| 1.4 本文研究目的和主要内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第2章 单孔、双孔射流的流声特性研究 |
| 2.1 数学模型及数值方法 |
| 2.1.1 数学模型 |
| 2.1.1.1 可压缩流体动力学 |
| 2.1.1.2 大涡模拟 |
| 2.1.1.3 声学模型 |
| 2.1.2 几何结构与网格化 |
| 2.1.3 数值细节 |
| 2.2 单孔射流流声特性研究 |
| 2.2.1 单孔射流流场结构分析 |
| 2.2.2 单孔射流辐射噪声特性 |
| 2.3 双孔射流流声特性研究 |
| 2.3.1 双孔射流流场结构分析 |
| 2.3.2 双孔射流辐射噪声特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 平行多孔冲击射流的流动及传热研究 |
| 3.1 试验装置与试验方法 |
| 3.1.1 试验系统 |
| 3.1.2 烧嘴平行多孔射流 |
| 3.1.3 油流显示技术 |
| 3.2 数学模型及数值方法 |
| 3.2.1 数学模型 |
| 3.2.2 数据处理 |
| 3.2.3 几何模型与网格化 |
| 3.2.4 数值细节 |
| 3.3 计算结果与讨论 |
| 3.3.1 模型验证 |
| 3.3.2 不同孔径比的影响 |
| 3.3.3 不同冲击高度的影响 |
| 3.3.4 不同雷诺数的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 平行多孔冲击射流的噪声特性研究 |
| 4.1 试验装置与试验方法 |
| 4.1.1 试验系统 |
| 4.1.2 噪声测试 |
| 4.2 数学模型及数值方法 |
| 4.2.1 数学模型 |
| 4.2.2 几何模型与网格化 |
| 4.2.3 数值细节 |
| 4.3 计算结果与讨论 |
| 4.3.1 模型对比与分析 |
| 4.3.2 不同冲击高度的影响 |
| 4.3.3 不同冲击角度的影响 |
| 4.3.4 不同雷诺数的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 平行多孔射流非预混燃烧及噪声研究 |
| 5.1 试验装置与试验方法 |
| 5.1.1 试验系统 |
| 5.1.2 钢板间接测温 |
| 5.1.3 噪声测试 |
| 5.2 数学模型与数值方法 |
| 5.2.1 数学模型 |
| 5.2.2 几何模型与网格化 |
| 5.2.3 数值细节 |
| 5.3 计算结果与讨论 |
| 5.3.1 流动及燃烧特性研究 |
| 5.3.2 辐射噪声特性研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 本文主要结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 个人简介及研究成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 涡轮叶片典型冷却方式 |
| 1.2.1 气膜冷却 |
| 1.2.2 柱肋冷却 |
| 1.2.3 冲击冷却 |
| 1.3 冲击冷却技术 |
| 1.3.1 单孔冲击射流冷却特征 |
| 1.3.2 阵列射流冲击冷却特征 |
| 1.4 冲击冷却研究现状 |
| 1.5 本文主要工作 |
| 第2章 数值计算基础 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.1.1 质量守恒定律 |
| 2.1.2 动量守恒定律 |
| 2.1.3 能量守恒定律 |
| 2.2 湍流模型 |
| 2.2.1 零方程模型 |
| 2.2.2 一方程模型 |
| 2.2.3 二方程模型 |
| 2.2.4 三方程模型 |
| 2.2.5 四方程模型 |
| 2.3 湍流模型选择准则 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 单孔射流冲击冷却流场及换热研究 |
| 3.1 数值计算 |
| 3.1.1 模型几何及网格划分 |
| 3.1.2 网格无关性检验 |
| 3.1.3 边界条件设置 |
| 3.1.4 湍流模型检验 |
| 3.2 流场及换热分析 |
| 3.2.1 射流雷诺数的影响 |
| 3.2.2 射流冲击间距的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 阵列射流冲击冷却仿真研究 |
| 4.1 数值模拟方法的确定 |
| 4.1.1 几何模型 |
| 4.1.2 网格无关性检验 |
| 4.1.3 边界条件设置 |
| 4.1.4 换热参数定义 |
| 4.1.5 计算方法对比 |
| 4.2 阵列冲击冷却流场及换热特性研究 |
| 4.2.1 射流雷诺数Re的影响 |
| 4.2.2 冲击间距的影响 |
| 4.2.3 射流孔排列方式的影响 |
| 4.2.4 初始横向流的影响 |
| 4.2.5 蒸汽冷却效果 |
| 4.2.6 出流方向的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 阵列射流冲击冷却实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 冲击冷却实验台结构 |
| 5.2.1 气源系统 |
| 5.2.2 加热系统 |
| 5.2.3 流量测量设备 |
| 5.2.4 温度测量设备 |
| 5.2.5 数据采集系统 |
| 5.3 瞬态液晶测温原理 |
| 5.4 实验测量步骤 |
| 5.5 实验数据处理分析 |
| 5.6 实验结果与仿真结果对比分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
