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合成双射流结合不同金属-水的微米流体的强化换热研究
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作者 于新莹 康赢 +3 位作者 罗振兵 邓雄 程盼 王杨肖 《国防科技大学学报》 北大核心 2026年第1期69-77,共9页
为提高临近空间飞行器电子设备系统散热能力,解决集成化、微型化电子设备芯片高热流密度的问题,针对合成双射流激励器、微米颗粒两相流及二者的结合开展换热性能的研究。对合成双射流激励器增强换热能力机理进行分析,并对合成双射流激... 为提高临近空间飞行器电子设备系统散热能力,解决集成化、微型化电子设备芯片高热流密度的问题,针对合成双射流激励器、微米颗粒两相流及二者的结合开展换热性能的研究。对合成双射流激励器增强换热能力机理进行分析,并对合成双射流激励器与铜-水微米流体管内流动过程进行建模,运用单欧拉模型模拟分析五种颗粒体积分数对流体强化换热能力的影响,还对铜-水、氧化铜-水、氧化铝-水微米流体进行了数值模拟。结果显示:合成双射流激励器能增强流体换热能力,换热能力随微米颗粒体积分数的增加而提高;不同金属颗粒种类的两相流换热能力不同,随金属颗粒导热性能变化。当微米颗粒流体为颗粒体积分数为8%的铜颗粒时,开启合成双射流激励器后芯片温度由328.225 K降低至303.816 K。 展开更多
关键词 合成双射流 微米流体 两相流 强化换热 数值模拟
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重泥沙条件下冲击式水轮机的冲蚀及磨损特性
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作者 虎雪洁 郭涛 +1 位作者 孙震 罗竹梅 《排灌机械工程学报》 北大核心 2026年第1期10-17,共8页
为探究含沙三相流对冲击式水轮机过流部件的冲蚀磨损特性,对四喷嘴冲击式水轮机进行数值模拟,并对比分析单喷嘴、双喷嘴和四喷嘴最优工况下泥沙粒径对喷射机构和水斗工作面冲蚀速率的影响.结果表明:配水环管作为将流体分配到各喷嘴的机... 为探究含沙三相流对冲击式水轮机过流部件的冲蚀磨损特性,对四喷嘴冲击式水轮机进行数值模拟,并对比分析单喷嘴、双喷嘴和四喷嘴最优工况下泥沙粒径对喷射机构和水斗工作面冲蚀速率的影响.结果表明:配水环管作为将流体分配到各喷嘴的机构,在分岔口的内外两侧出现低压区和高压区,产生迪恩涡;迪恩涡随着流体流动进入喷射机构,同时由于喷射机构内部导流板的存在,喷针发生局部冲蚀速率过大;喷射机构和水斗工作面的磨蚀主要发生在喷针部位和水斗出水边以及分水刃,并且平均冲蚀速率和最大冲蚀速率都随泥沙粒径的增大而增大,水斗的冲蚀速率曲线更加具有规律性;在不同最优工况下,单喷嘴条件下射流速度最高,其对喷射机构和水斗的磨蚀显著高于其他最优工况,说明流体速度对冲蚀有着关键性作用. 展开更多
关键词 冲击式水轮机 多相流 磨蚀特性 数值模拟
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基于PIV测量的低斯托克斯数载粒子射流速度演变实验分析
3
作者 李庆展 梁振杰 +4 位作者 李泳耀 曾怡 刘宇飞 江磊 王维 《工程热物理学报》 北大核心 2026年第1期211-224,共14页
为系统全面地了解低斯托克斯数载粒子射流(low-Stokes-number particle-laden jet,LSPJ)的动力学特性,以及开展进一步的研究补充验证泰勒流体粒子理论对更小粒子情况下载粒子射流的适用性,搭建了LSPJ实验台,采用粒子图像测速法(PIV)分... 为系统全面地了解低斯托克斯数载粒子射流(low-Stokes-number particle-laden jet,LSPJ)的动力学特性,以及开展进一步的研究补充验证泰勒流体粒子理论对更小粒子情况下载粒子射流的适用性,搭建了LSPJ实验台,采用粒子图像测速法(PIV)分别进行了六组不同初速度下的宏观大尺度和介观尺度测量实验。得到了两种尺度下LSPJ的粒子瞬时、平均和脉动速度,对比分析了其演变规律。基于实验数据和文献预测了泰勒流体粒子理论对更小粒子情况下的速度衰减。结果表明,沿射流中心线的粒子平均速度和脉动速度均呈现出先增大后减小的衰减趋势,混合夹带和高低速过渡使得喷嘴出口处的脉动速度的增大趋势更加明显;喷嘴附近的平均速度场呈现出中间较大、边缘和过渡区较小的“锥形”分布,脉动速度场则相反。不同实验参数下的泰勒流体粒子理论模型预测值和实验值吻合较好,最大累积误差为4.42%。射流下游的横向剖面速度在x/D大于10时表现出较强的自相似性。研究结果可为发动机喷雾燃烧等相关实际应用研究提供基础。 展开更多
关键词 载粒子射流 低斯托克斯数 速度场 粒子图像测速 发动机
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旋流分离器内近壁面粗颗粒对微米级粒子的扰动研究 被引量:1
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作者 张静 程思淼 +2 位作者 王绍哲 龚斌 张静怡 《北京化工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期31-39,共9页
为了研究旋流分离器内不同粒径颗粒间的相互作用以及粗颗粒对分离效率的影响,将分离器内入口局域流动简化为附壁射流,粗颗粒理想化为刚性球体,利用大涡模拟和离散相模型耦合的计算方法,研究了球体与壁面的间隙比为0.125、0.25和0.5的条... 为了研究旋流分离器内不同粒径颗粒间的相互作用以及粗颗粒对分离效率的影响,将分离器内入口局域流动简化为附壁射流,粗颗粒理想化为刚性球体,利用大涡模拟和离散相模型耦合的计算方法,研究了球体与壁面的间隙比为0.125、0.25和0.5的条件下近壁面球体对微米级粒子的扰动。结果表明:在射流特征衰减区内(周向20°~75°)流场呈现大幅度波动;在周向20°~30°范围内,随着间隙比增大,球后切向速度分布逐渐接近无球体状态,间隙比为0.5时切向速度分布与无球体状态的差距最小;当间隙比为0.25时,球后尾涡区的涡量峰值最大,球体对射流流向涡强度的影响最大;对于粒径d_(p)=10~100μm的粒子,球体对粒子的停留时间和逃逸数量的影响较小;与无球体条件相比,在球体存在的条件下,d_(p)=125~250μm粒子的平均停留时间缩短,粒子逃逸数量百分比增大,分离效率提高,其中间隙比为0.25时粒子的停留时间最短,逃逸数量百分比最大。 展开更多
关键词 附壁射流 球后尾涡 近壁面扰动 离散相模型 微米级粒子
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环空流体自激脉冲射流动态破煤岩效应演化机制
5
作者 刘彦伟 张世禧 +4 位作者 左伟芹 贾浩杰 韩红凯 苗健 龙丽群 《振动与冲击》 北大核心 2025年第14期103-113,共11页
为探究环空流体自激脉冲射流破煤岩动态过程,采用光滑粒子流体动力学-有限元法建立淹没状态下环空流体自激脉冲射流冲击煤岩数值计算模型,并通过理论分析和试验对比验证模型的准确性,探讨围压、泵压和射流类型等对破岩效率的影响,研究... 为探究环空流体自激脉冲射流破煤岩动态过程,采用光滑粒子流体动力学-有限元法建立淹没状态下环空流体自激脉冲射流冲击煤岩数值计算模型,并通过理论分析和试验对比验证模型的准确性,探讨围压、泵压和射流类型等对破岩效率的影响,研究冲蚀煤岩过程中损伤机制及应力传播规律。结果表明,在不同围压条件下,自吸脉冲射流相较于自激脉冲射流和普通射流,冲蚀深度显著提升,表明自吸脉冲射流能一定程度上更好破除水垫效应。围压由0增加到0.4 MPa时,自吸脉冲射流冲蚀坑深度及体积呈线性减小趋势,冲蚀坑深度减小了36.36%,冲蚀坑体积减小了17.18%。冲蚀坑深度和体积随泵压增长呈线性增加,在2~8 MPa为快速增长阶段,冲蚀坑深度增长650.00%,冲蚀坑体积增长847.86%;在8~12 MPa为缓慢增长阶段,冲蚀坑深度增长了23.33%,冲蚀坑体积增长了41.92%。通过冲蚀过程的煤岩损伤及应力传播规律发现,沿径向方向,从煤岩冲击中心到远端,损伤及有效应力程度逐渐减小并趋于稳定,具有一定的极限范围;沿轴向方向,测点损伤和有效应力快速积累相继达到峰值,煤岩单元迅速积累至完全损伤,形成冲蚀坑。 展开更多
关键词 环空流体 冲蚀煤岩 水垫效应 应力损伤演化
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人工淹没式空化射流流场特性的数值模拟分析
6
作者 王匀 余亮 +2 位作者 何培瑜 张林强 杨进 《江苏大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期723-730,共8页
针对双入口式喷嘴的内部流动特性复杂且对空化发生能力影响显著的问题,研究了人工淹没式空化射流发生过程中射流速度、汽液两相及压力的分布特性,探究了外喷嘴出口宽度对流场的影响规律.结果表明:高速射流流经内喷嘴收缩段进入喉管时,... 针对双入口式喷嘴的内部流动特性复杂且对空化发生能力影响显著的问题,研究了人工淹没式空化射流发生过程中射流速度、汽液两相及压力的分布特性,探究了外喷嘴出口宽度对流场的影响规律.结果表明:高速射流流经内喷嘴收缩段进入喉管时,由于出流断面收缩,使得射流速度骤增,并在喉管及其出口附近形成一段高速低压区,在低速射流包裹效应下,该区域速度分布最终呈水滴状,且该区域内液相在汽相的作用下出现先分流、后聚合的现象;随着外喷嘴出口宽度的增大,射流速度衰减加剧,汽相分布范围减小,最大汽相体积分数降低. 展开更多
关键词 人工淹没式空化射流 空化 流场特性 喷嘴结构 数值模拟
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矩形超声速射流激波啸叫模态特性实验研究
7
作者 张俊龙 覃晨 +1 位作者 王海涛 赵佳锡 《航空动力学报》 北大核心 2025年第2期1-12,共12页
针对圆形及宽高比分别为1、1.5、2、10的4种矩形收缩喷管的超声速射流激波啸叫噪声的周向模态特性开展了实验测量研究。所有喷口具有相同的出口面积,并在同一射流模拟装置中进行,射流为冷喷流。研究在喷口出口近场区域周向等角度布置12... 针对圆形及宽高比分别为1、1.5、2、10的4种矩形收缩喷管的超声速射流激波啸叫噪声的周向模态特性开展了实验测量研究。所有喷口具有相同的出口面积,并在同一射流模拟装置中进行,射流为冷喷流。研究在喷口出口近场区域周向等角度布置12个传声器,采用短时互功率谱分析方法和短时滤波声能分析方法分别获得超声速欠膨胀射流激波啸叫相位及幅值的周向角分布情况。研究表明:宽高比为1的矩形超声速欠膨胀射流的模态特性与圆形射流基本一致,而宽高比大于1的矩形射流模态特性与圆形射流差异较大。低马赫数下,圆形和宽高比为1的矩形射流表现出稳定的轴对称模态,而宽高比大于1的矩形射流表现出不稳定的模态特征;较高马赫数下,圆形和宽高比为1的矩形射流表现出不稳定的螺旋或摆动模态,而宽高比大于1的矩形射流表现出稳定的沿短轴方向的摆动模态。 展开更多
关键词 超声速射流 射流噪声 矩形射流 激波啸叫 模态特性
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基于空化射流技术的水下钢结构清洗工艺试验研究
8
作者 张磊 林红星 黄胜 《中国港湾建设》 2025年第11期59-64,共6页
针对海洋工程中水下钢结构表面污损清洗难题,构建具备多参数调控功能的水下空化射流清洗试验平台。以试件漆层模拟污损,系统研究清洗压力、靶距及移动速度对清洗效果的影响。通过固定阈值分割法处理冲击图像,提出面积比作为量化清洗效... 针对海洋工程中水下钢结构表面污损清洗难题,构建具备多参数调控功能的水下空化射流清洗试验平台。以试件漆层模拟污损,系统研究清洗压力、靶距及移动速度对清洗效果的影响。通过固定阈值分割法处理冲击图像,提出面积比作为量化清洗效果的评价指标。试验结果表明:空化冲蚀临界压力位于8~10 MPa,压力变化对冲蚀深度影响显著;合理控制清洗压力可兼顾清洗效果与能耗,提升系统能效比;在清洗速度由2.5 mm/s提升至5 mm/s条件下,可在保证效果前提下显著提高作业效率。研究成果可为水下钢结构空化清洗技术参数优化与工程应用提供理论支撑。 展开更多
关键词 水下钢结构 空化射流 冲击试验 图像处理
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基于全息聚焦纹影技术的三维流场测量 被引量:1
9
作者 李奕勤 林志明 +4 位作者 刘锴慧 薛志亮 金其文 吴迎春 吴学成 《实验流体力学》 北大核心 2025年第4期9-18,共10页
流场显示及测量技术是研究流体力学的关键技术手段,目前大多数测量方法需要结合多视角层析的形式来实现三维测量。本文介绍了一种基于数字化重建图像方法的全息聚焦纹影技术,利用数字全息技术记录聚焦纹影成像系统中的波前信息,根据标... 流场显示及测量技术是研究流体力学的关键技术手段,目前大多数测量方法需要结合多视角层析的形式来实现三维测量。本文介绍了一种基于数字化重建图像方法的全息聚焦纹影技术,利用数字全息技术记录聚焦纹影成像系统中的波前信息,根据标量衍射理论重建不同光轴位置的聚焦纹影图像,实现三维流场的可视化与测量。基于前期发展的全息聚焦纹影技术,通过不同离焦距离下的平行双射流和单射流成像实验,定量分析了该技术的三维流场成像质量。对分别离焦30和60 mm的平行双射流进行测量,由1张全息图同时获得2个射流的聚焦纹影图像,重建得到的聚焦纹影图像与相应位置同一瞬态流场下的传统聚焦纹影图像效果一致,且不需要移动成像面,验证了全息聚焦纹影技术的三维测量能力。以离焦距离量化该技术的成像能力,在0~120 mm离焦距离范围内对不同离焦位置的单射流进行测量,重建图像中流场轮廓清晰,且与相同瞬态流场下的传统聚焦纹影图像中流场流动细节一致,进一步验证了全息聚焦纹影技术还原三维流场信息的准确性。本文研究的全息聚焦纹影技术具备单视角、单图像下的三维流场测量能力,突破了传统聚焦纹影技术单次单截面成像的限制,具备瞬态三维流场测量能力。 展开更多
关键词 全息 聚焦纹影 三维测量 流场结构
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水下管口附近脉动气泡溃灭及射流特性实验和数值研究 被引量:1
10
作者 张越尧 乔峰 +3 位作者 吕详 张天源 韩蕊 李帅 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第1期99-110,共12页
通过实验和数值方法研究水下管口附近脉动气泡溃灭及射流特性.在实验方面,采用电火花放电技术产生厘米级脉动气泡,并利用高速摄影捕捉气泡的瞬态动力学行为;在数值方面,采用基于势流理论的边界积分方法模拟气泡与管壁的耦合作用.实验发... 通过实验和数值方法研究水下管口附近脉动气泡溃灭及射流特性.在实验方面,采用电火花放电技术产生厘米级脉动气泡,并利用高速摄影捕捉气泡的瞬态动力学行为;在数值方面,采用基于势流理论的边界积分方法模拟气泡与管壁的耦合作用.实验发现,脉动气泡在管口附近溃灭过程中会产生指向管内的射流,进而威胁水中管道设备的结构安全,数值模拟结果和实验现象吻合良好.通过对气泡距管口距离与管口半径之比γ和气泡的最大半径与管口半径之比λ两个无量纲参数进行系统研究发现:当γ≤1.5时,气泡溃灭阶段只会产生指向管内的射流,当γ>1.5时,气泡产生指向管内射流的趋势随λ的增加而增加;总体而言,气泡产生向下射流的速度随λ的增加而增加,随γ的增大先增大后减小.当γ<0时,射流速度随λ和γ的变化很小,但射流宽度随两者的增加而增加;当γ>0时,射流速度随γ的增大先增大后减小.研究结论为水下管口附近气泡溃灭的动力学行为提供了重要参考. 展开更多
关键词 气泡动力学 近管口气泡 边界积分法 高速摄影
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合成双射流推力矢量流场控制特性
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作者 石硕 邓雄 +4 位作者 罗振兵 王浩 龚建宇 王杨肖 赵志杰 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第11期130-144,I0002,共16页
为研究合成双射流推力矢量流场控制特性,通过调节合成双射流峰值速度和激励频率,揭示其对喷管主流偏转的控制机理,并通过动力学模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)方法提取流场主导模态分析合成双射流对流动结构的调控机制,在34 ... 为研究合成双射流推力矢量流场控制特性,通过调节合成双射流峰值速度和激励频率,揭示其对喷管主流偏转的控制机理,并通过动力学模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)方法提取流场主导模态分析合成双射流对流动结构的调控机制,在34 m/s来流下探究飞翼耦合喷管的主流偏转情况。结果表明:合成双射流峰值速度的提高使流场低压区影响范围扩大,主流偏转角增大至22°;提高合成双射流激励频率有助于主流偏转角增大,且在激励频率大于100 Hz时主流偏转角趋于稳定。在流场控制机理方面,合成双射流下出口在吸程时吸入主流形成低压区导致主流偏转,吹程时主流偏转回中使下游壁面形成附壁分离涡;上出口存在的卷吸引射效应加速了被动二次流。进一步通过DMD方法发现,合成双射流布置处及下游壁面均出现了主导性涡量脉动和速度脉动,表明合成双射流凭借较小的能量占比主导了流场的模态特性,下游壁面对主流偏转起到了增强作用。同时,研究发现,现有构型使喷管上壁面产生回流现象,抑制喷管主流偏转,最大偏转角仅为10°。 展开更多
关键词 合成双射流 推力矢量 动力学模态分解 流场控制 偏转角
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煤层气水平井磨料射流造穴应力-应变演化研究
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作者 秦小舟 杨睿月 +2 位作者 黄中伟 陈健翔 李嘉文 《流体机械》 北大核心 2025年第5期1-8,39,共9页
为探索锥直型喷嘴磨料射流高效破岩造穴的可行性,开展了磨料射流喷射造穴试验。采用基于数字图像相关技术(DIC)的可视化试验方法,研究了水平井洞穴完井应变场分布特征,并结合有限元-离散元法(FDEM)表征了造穴诱导裂缝形态特征和洞穴完... 为探索锥直型喷嘴磨料射流高效破岩造穴的可行性,开展了磨料射流喷射造穴试验。采用基于数字图像相关技术(DIC)的可视化试验方法,研究了水平井洞穴完井应变场分布特征,并结合有限元-离散元法(FDEM)表征了造穴诱导裂缝形态特征和洞穴完井应力的演化过程,探究了洞穴直径和地应力对煤层气水平井洞穴应力演化和裂缝延伸的影响。结果表明,淹没射流条件下,锥直型喷嘴磨料射流可在25 MPa下,30 s内穿透长度为62 cm的煤体,产生体积破碎效果;随着垂向应力和洞穴直径的增加,应变局部化带明显增多,且沿垂向分布的应变局部化带逐渐显现,天然裂缝是影响煤岩板损伤程度的主要因素;应力集中首先发生在洞穴周围,然后裂缝沿层理/割理弱面与洞穴交汇处萌生,垂向应力大于水平应力时更易形成裂缝网络,进而诱导应力释放。研究结果可为煤层气水平井洞穴完井应力释放机理提供理论基础。 展开更多
关键词 煤层气 水平井洞穴完井 磨料射流 应力-应变演化 裂缝扩展
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应用于横向液体射流算例的界面捕获方法误差分析
13
作者 谢名云 余彬 +3 位作者 何淼生 吴胜奇 黄小彬 刘洪 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第11期3804-3813,共10页
本文基于二维横向液体射流的数值模拟,针对网格分辨率以及界面捕获数值方法等进行了较为全面的误差分析,误差评估结果可为三维横向液体射流仿真的模型选择及参数设置提供有效经验参考。结果表明,沿液柱直径分布32个网格足以捕捉液柱的... 本文基于二维横向液体射流的数值模拟,针对网格分辨率以及界面捕获数值方法等进行了较为全面的误差分析,误差评估结果可为三维横向液体射流仿真的模型选择及参数设置提供有效经验参考。结果表明,沿液柱直径分布32个网格足以捕捉液柱的长波变形特征。分析对比了四种不同的界面捕获方法,包括基于代数VOF(Volume of Fluids)类的MULES方法,几何VOF类的isoAdvector和plicRDF方法,以及VOF和Level Set耦合的sCLSVOF(simple Coupled Level Set and Volume of Fluid)方法。其中s CLSVOF方法计算精度最高,但运行时间也最长。基于几何VOF类的数值方法则具有极好的质量守恒、界面尖锐度,且运行时间较sCLSVOF方法减少了约20%。 展开更多
关键词 横向液体射流 界面捕获方法 VOF方法 误差分析 两相流
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中斯托克斯数载粒子射流速度演变实验分析
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作者 李庆展 曾怡 +4 位作者 李泳耀 姜华伟 刘宇飞 江磊 王维 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2025年第8期105-114,共10页
为系统全面地理解中斯托克斯数载粒子射流(MSPJ)的动力学特性,并验证泰勒流体粒子理论在更小粒子情况下的适用性,开展了中斯托克斯数载粒子射流速度演变实验分析。首先,搭建了粒子图像测速(PIV)实验台。其次,分别进行了6组不同初速度下... 为系统全面地理解中斯托克斯数载粒子射流(MSPJ)的动力学特性,并验证泰勒流体粒子理论在更小粒子情况下的适用性,开展了中斯托克斯数载粒子射流速度演变实验分析。首先,搭建了粒子图像测速(PIV)实验台。其次,分别进行了6组不同初速度下的宏观大尺度与介观尺度测量实验。最后,进行了两种尺度下粒子的瞬时速度、平均速度和脉动速度的演化规律对比分析,并结合泰勒流体粒子理论模型对MSPJ速度衰减进行了预测和验证分析。结果表明:沿射流中心线的粒子平均速度衰减趋势与气相相似,呈现出先增大后减小的趋势;而由于壁面反弹的低速粒子与射流中心的高速粒子混合,粒子脉动速度的衰减显著不同,呈现出先减小后增大再减小的趋势。此外,喷嘴附近的粒子脉动速度场与平均速度场的分布存在显著差异,脉动速度场表现为中间速度较小、边缘及过渡区速度较大的分布特征,平均速度场则相反。泰勒流体粒子理论对MSPJ粒子速度衰减预测的最大累积误差为6.16%。重粒子的速度自相似性因明显的惯性效应而更快衰减。本研究能够为滑移速度、曳力及发动机油液喷雾等相关领域的进一步研究提供参考。 展开更多
关键词 射流 中斯托克斯数 速度场 粒子图像测速(PIV) 衰减
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高压电场中液体雾化特性的实验研究
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作者 崔佳明 高士博 +2 位作者 俞瑞利 焦东升 夏良志 《现代化工》 北大核心 2025年第S1期304-308,320,共6页
提出了一种静电喷雾干燥制备超细墨粉的新工艺,对该工艺涉及的静电雾化过程进行了实验研究,分析了电压、流量、针头内径等因素对高压电场中液体雾化模式和雾化效果的影响。结果表明,随着电压的增加,乙醇的雾化呈现出滴落模式、锥射流模... 提出了一种静电喷雾干燥制备超细墨粉的新工艺,对该工艺涉及的静电雾化过程进行了实验研究,分析了电压、流量、针头内径等因素对高压电场中液体雾化模式和雾化效果的影响。结果表明,随着电压的增加,乙醇的雾化呈现出滴落模式、锥射流模式、鞭动模式、多极分岔射流模式和稳定多股射流模式,其中稳定多股射流模式下的雾化效果较好。雾化液滴的平均粒径随电压的增大先减小后基本保持不变、随针头内径的减小而减小、随流量的增大而增大。各因素对液滴分布均匀性以及液滴平均粒径大小的影响程度均为电压最大、针头内径次之、流量最小。最佳实验条件为电压8 kV、流量2.5 mL/min、针头内径0.2 mm,该条件下平均粒径最小为37.96μm。使用质量分数5%的墨粉前驱液进行静电雾化实验,液滴主要分布在15~35μm,液滴的平均粒径为24.49μm,计算得到墨粉的平均粒径为8.31μm。 展开更多
关键词 墨粉 静电雾化 液滴粒径 影响因素 正交实验
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截断式脉冲水射流流场结构分析
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作者 杜利伟 李倩 +4 位作者 胥良君 张伟 黄丹 李秋萍 何军 《机床与液压》 北大核心 2025年第5期160-165,共6页
截断式脉冲水射流生成过程简单且易于控制,但连续射流被孔盘横向剪切阻断后产生较特殊的流场结构。为探究截断式脉冲水射流流场的结构特性,通过理论分析、高速摄像与CFD-3D动网格数值模拟等方法,建立射流几何结构简化预测模型和射流动... 截断式脉冲水射流生成过程简单且易于控制,但连续射流被孔盘横向剪切阻断后产生较特殊的流场结构。为探究截断式脉冲水射流流场的结构特性,通过理论分析、高速摄像与CFD-3D动网格数值模拟等方法,建立射流几何结构简化预测模型和射流动态演化数值计算模型,捕捉到截断式脉冲射流的偏转头和尾部尖体几何形貌,揭示了其非轴对称射流头部流场结构及形成机制。结果表明:截断式脉冲射流最前端向孔盘移动相反方向发生偏转,且偏转角度随喷射时间的增大而增大,随后整体翻卷并相对后续主体射流向后滑移,头部结构影响逐步消失;构建的3D数值模型能实现截断式脉冲射流流场生成演化过程,射流头部瓦片状尖体结构能有效降低空气摩擦阻力,但水锤压力效应随靶距的变化较大。 展开更多
关键词 截断式脉冲射流 流场结构 CFD 水锤效应 高速摄像
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货舱水射流清洗机器人设计与应用研究
17
作者 巴胜富 王为周 +6 位作者 李虎 李晓俊 刘祥杰 任启乐 庞雷 陈正文 王志强 《流体机械》 北大核心 2025年第6期111-118,共8页
为了满足散货船货舱高效、安全的清洗需求,从四驱机器人力学特性分析出发,开展机器人关键部件设计。详细介绍了机器人通过货舱钝角壁面、反斜面爬行及越障等过程的力和力矩特性,构建了综合考虑转轮摩擦力和磁铁吸附力的力学平衡方程,结... 为了满足散货船货舱高效、安全的清洗需求,从四驱机器人力学特性分析出发,开展机器人关键部件设计。详细介绍了机器人通过货舱钝角壁面、反斜面爬行及越障等过程的力和力矩特性,构建了综合考虑转轮摩擦力和磁铁吸附力的力学平衡方程,结合现场实际工况进行机器人吸附能力分析验证,研制出一款携带自适应清洗机械臂的货舱水射流清洗机器人,并进行现场应用。结果表明,所研制的清洗机器人的安全系数达到1.98,机器人附壁能力优良;清洗作业时,1 MPa额定压力下射流半径可达25 m。与人工清洗相比,清洗效率提升到900 m^(2)/h,清洗时间减少约50%。研究成果可为散货船货舱自动化清洗应用提供参考。 展开更多
关键词 货舱清洗 机器人 射流 附壁 力学特性
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流动聚焦式微流控装置内液滴生成流体动力学
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作者 孙桂芳 刘康佳 +3 位作者 于程 刘向东 张程宾 姚峰 《水动力学研究与进展(A辑)》 北大核心 2025年第2期202-211,共10页
高通量精确制备单分散液滴对于推动液滴在生物检测、功能材料和化工反应等领域的应用有重要意义。微流控装置生成液滴是近年来热门的液滴制备方法,掌握其生成过程的流体动力学行为可为微流控装置的优化设计与过程精密调控提供重要参考... 高通量精确制备单分散液滴对于推动液滴在生物检测、功能材料和化工反应等领域的应用有重要意义。微流控装置生成液滴是近年来热门的液滴制备方法,掌握其生成过程的流体动力学行为可为微流控装置的优化设计与过程精密调控提供重要参考。该文搭建了基于三维流动聚焦式微流控装置的液滴生成过程可视化实验系统,研究了液滴生成过程的相界面演化、流型转换等流体动力学行为,讨论了两相流量以及表面活性剂浓度对液滴生成过程的影响。研究结果表明:聚焦孔的存在加速了界面形变,促进了喷射段的形成,使得离散相能够快速破裂生成液滴。随着连续相流量从5900μL/h增大至8900μL/h,生成液滴的直径从24.3μm减小至17.1μm,液滴生成频率从17.5 kHz逐渐增大到54.3 kHz。随着离散相流量从400μL/h增大至1500μL/h,生成液滴的直径从24.3μm逐渐增大到34.6μm,液滴从20.4 kHz逐渐减小到17.5 kHz。当连续相表面活性剂浓度增加至超过临界胶束浓度后,在同一连续相和离散相流量下生成的液滴尺寸、生成频率和喷射段长度基本不变。 展开更多
关键词 微流控 液滴 流动聚焦 界面张力
原文传递
超声振动边界下亥姆赫兹腔室空化性能及涡行为分析
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作者 侯博文 方珍龙 《流体机械》 北大核心 2025年第2期41-49,共9页
为了提升高湍流状态下亥姆赫兹式自振射流的工作能力,采用大涡模拟对由UDF动网格驱动的超声聚焦振动边界的自激振荡腔室内部的两相剪切流进行了数值仿真,并通过对比出口压力的模拟值与试验值,验证了模型的可靠性。对比分析有、无外加超... 为了提升高湍流状态下亥姆赫兹式自振射流的工作能力,采用大涡模拟对由UDF动网格驱动的超声聚焦振动边界的自激振荡腔室内部的两相剪切流进行了数值仿真,并通过对比出口压力的模拟值与试验值,验证了模型的可靠性。对比分析有、无外加超声振动激励和不同激励频率对射流流动的自激频率、速度特征和空化能力的影响。从能量转化角度揭示了腔室内部剪切特性增强的原因,对、有无激励下腔室内气相的分布和射流结构的各区间射流性能进行分析,阐明了超声激励下周期性涡结构的发展过程。结果表明,相比于普通射流,当超声激励为25 kHz时,自振频率提高了3.14倍,且主频和振荡幅值更加突出,但频域性能提升致使射流速度受到最大1.89%的抑制;伴随激励频率的上升,速度受抑制趋势并不显著;超声激励的存在促进了腔室内涡结构能量传递与反馈,加剧了腔室内剪切效应,使射流出口流道(0.5≤y/r_(2)≤0.81)范围内气相含量跃升,大幅度增强了自激振荡空化射流的能力。研究结果可为亥姆赫兹式自振射流的应用提供理论依据。 展开更多
关键词 自振空化射流 超声聚焦振动 动网格技术 涡结构
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高能管道壁面摩擦对于蒸汽射流影响特性分析
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作者 徐焱明 信志强 +1 位作者 何铮 蔡煜 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第2期142-153,共12页
以双端断裂后的高能管道为研究对象,对蒸汽射流过程进行了数值模拟.研究了滞止压力、管道壁面摩擦对喷射锥和射流冲击力的影响,总结了喷射锥内速度、温度、压力的规律.并将不同入口条件下的射流冲击力与使用设计准则计算结果进行了比较... 以双端断裂后的高能管道为研究对象,对蒸汽射流过程进行了数值模拟.研究了滞止压力、管道壁面摩擦对喷射锥和射流冲击力的影响,总结了喷射锥内速度、温度、压力的规律.并将不同入口条件下的射流冲击力与使用设计准则计算结果进行了比较,探究了设计准则在超出适用压力范围时,有关公式和方法的适用性.模拟结果表明,蒸汽射流在出破口平面后一段距离内,压力和温度迅速下降,速度迅速上升,随后均有波动变化,最终随着逐渐远离喷嘴出口,速度、温度逐渐下降,压力趋近于大气压.喷射锥初始扩散角度、射流影响范围及射流冲击力与入口压力正相关,与喷管壁面粗糙度负相关.设计准则对射流初始扩散角度的假设不具有普遍性,当压力较大时,实际射流初始扩散角度大于规范规定的45°.设计准则评定冲击射流全部喷射到平板的冲击效应时,标准对于理想无摩擦的管道喷射冲击力可以精准预测,但使用标准对实际有壁面摩擦的管道射流冲击力进行评估时,会存在一定偏差,且随着壁面粗糙度和压力的增加,评估偏差程度会增大. 展开更多
关键词 高能管道 蒸汽射流 壁面摩擦 冲击力
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