翅片宽度及厚度对管板式热沉传热性能的影响

目的研究翅片宽度及厚度对管板式热沉性能的影响。方法利用Ansys中的Fluent模块,对管板式热沉不同宽度和厚度翅片的传热性能进行模拟仿真,分析翅片宽度和厚度对管板式热沉温度均匀性的影响。结果翅片越窄,热沉温度均匀性越好,且翅片平均温度越接近载冷剂温度。增加翅片厚度,可以强化传热,但热沉质量和制造成本也会上升,且增大到一定值时,传热效果增强不显著。结论热沉翅片的宽度和厚度对热沉的温度均匀性有很大的影响,翅片越厚,宽度越窄,热沉的温度均匀性越好,但不能一味采取增加厚度和减小宽度的方式来提高热沉温度均匀性,在设计热沉时,需结合其他因素综合选取翅片的宽度和厚度。     

热水解污泥在波节管中流动传热的数值研究

利用数值模拟方法,考察了低湍流雷诺数(Re=4 000)情况下热水解污泥在几种型号波节管的管内流动和传热性能,系统研究了波节管的波节高度H、波谷圆角半径r、波节间距P以及波节长度S1对波节管的流动及传热性能的影响。结果表明,在相同管径及管长下,波节管的换热效果明显比光滑管好。由于管内形成径向二次流,湍动剧烈,传热得到强化,但是进出口压差也相应增大。波节高度H对波节管的强化传热起决定性作用,波谷圆角半径r、波节间距P以及波节长度S1主要对流动阻力产生影响。在研究中采用的波节管相对于光滑管,努赛尔数Nu和阻力系数f分别最大增加130%和129%,并且当H=4 mm,r=10 mm,S1=20 mm,S2=25 mm时,综合换热因子η达到最大值2.1。     

不同温湿度条件下微米硼的氧化过程研究

目的 探究不同温湿度条件下微米硼的氧化层结构特征。方法 利用高温水浴浸泡处理去除原料微米硼的表面氧化层,然后在恒温恒湿条件下对微米硼进行加速氧化,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线光电子能谱对加速氧化后硼颗粒的氧化层厚度及组成进行分析,总结表面氧化层结构及成分组成变化规律,揭示温湿度条件下微米硼的氧化机制。结果 微米硼经高温水浴浸泡处理后,表面氧化层去除率达到50%。随着加速氧化时间的延长,硼颗粒氧化层的厚度逐渐增大,由内向外硼颗粒表面可以用B-BxOy-B2O3三层结构来表示,BxOy总是伴随着B2O3同时出现的,且随着氧化反应的进行,颗粒表面BxOy的含量将超过B的含量。结论 不同温湿度条件下微米硼的氧化机制为O2向B颗粒内部单向扩散的反应机制,B先与O2反应,形成低氧化物BxOy,BxOy进而与O2反应生成B2O3。随着氧化层厚度的增加,O2向B颗粒内部扩散的阻力增大,氧化反应速率随之降低。相比湿度的影响,温度的升高可显著加快硼表面氧化层的形成;温度一定时,湿度的增加可促进硼氧化层的形成。     

某海域极端环境下15万吨级FPSO波浪荷载数值研究

目的 评估在役15万吨级FPSO在某海域百年一遇极端波浪作用下典型横剖面的水动力特性,进而得到FPSO的极值荷载,作为FPSO返坞改造的关键控制参数。方法 基于国产自主三维频域线性势流软件COMPASS-WALCS,建立15万吨级FPSO湿表面网格模型,根据三维绕射-辐射理论,计算湿表面上的水动力荷载,将每个绕射单元上的水动压力直接映射到结构模型上进行计算。采用谱分析方法对百年一遇海况进行分析,得到短期运动极值响应。对响应幅值算子(RAO)和波能谱密度进行谱分析,得到极端波浪下的响应谱,进而得到浮体运动和波浪荷载短期预报各种统计值,利用统计方法求得短期响应的最大值。结果 计算了船中部Fr143横剖面的载荷极值,即垂向弯矩、垂向剪力、剖面型心加速度等,发现船舶迎浪时弯矩值最大,随着浪向角增大,弯矩值逐渐减小,剖面垂向剪力则随着浪向角增大逐渐增大。结论 FPSO在极端波浪作用下,其大迎浪角条件下荷载更加危险,需要给予格外关注。     

底泥性质和分布密度对颤蚓迁移运动的影响

通过实验室模拟颤蚓的迁移,研究了颤蚓分布密度、底泥性质对颤蚓迁移运动的影响.结果表明,分布密度增大引起食物短缺,颤蚓迁移率首先增大,之后由于迁移运动的能量消耗导致迁移率减小,当分布密度大于8×104条.m-2后,颤蚓对食物极度竞争使其开始大规模迁移,最大迁移率为36.75%.底泥有机质在丰富颤蚓食物源,增大其迁移率的同时,也降低了溶解氧浓度,导致迁移率减小,有机质含量由3.93%增加至5.90%时以迁移率增大为主,大于5.90%时则以迁移率减小为主.TN、TP可改变底泥中微生物群落结构,引起颤蚓食物组分变化,从而影响颤蚓迁移,TN和TP含量分别在3.36～5.65mg.g-1和0.95～1.87mg.g-1范围时,TN含量的增加减小了颤蚓迁移率,TP含量的增加则增大颤蚓迁移率;继续增大含量,颤蚓对TN具有一定耐受性,迁移率稳定在20%左右,对TP则表现出排斥性,含量超过1.87mg.g-1后,迁移率从42%降为0.5%.颗粒粒径对颤蚓迁移的影响主要是由颗粒中有机质含量而非粒径本身决定,粒径小于0.15mm和大于0.55mm的颗粒适宜颤蚓生存,前者有机质含量高,后者则颗粒间空隙大,颤蚓可快速通过并获取更多的食物.     

预处理技术对超滤膜污染控制的研究现状

针对超滤膜污染问题,论述了污染物的类型与组成,分析了膜污染的原因和影响因素,探讨了混凝、氧化、吸附三种预处理工艺的效果和控制参数。分析认为：针对不同水质及膜污染类型,应基于混凝机理、氧化分解作用和吸附作用筛选预处理工艺并优化控制参数;为解决膜通量减小及膜阻力增大等关键问题,应根据原水水质条件、主要污染物的类型和超滤膜的材料性质选择预处理工艺;预处理在防止膜孔堵塞、降低滤饼层的厚度进而延长膜的使用寿命、降低能耗和生产成本等方面,具有重要意义。     

不锈钢与船体钢在海水中的电偶腐蚀行为研究

目的 研究不锈钢与船体钢在天然海水中的电偶腐蚀行为,为不锈钢的应用提供数据支撑。方法 利用电化学设备研究不锈钢与船体钢在天然海水中的自腐蚀和电偶腐蚀行为,并结合质量损失和腐蚀形貌研究阴阳极面积比对电偶腐蚀敏感性的影响。结果 2种金属的自腐蚀电位相差600 mV,电偶腐蚀倾向严重。当二者发生电偶腐蚀时,不锈钢作阴极,船体钢作阳极。随着不锈钢与船体钢阴阳极面积比的减小,船体钢的腐蚀速率和平均腐蚀深度减小,不锈钢的腐蚀形貌则不受面积比的影响。结论 在实际工程中,可通过增加阳极材料面积的方法来降低电偶腐蚀效应的影响。     

四边形折流式膜生物流化床内填料浓度及液相流场特性研究

针对研究开发的四边形折流式膜生物流化床,构建了气、固、液三相流可视化平台,应用取样法和激光粒子图像测速(PIV)技术剖析了不同进水流量和曝气强度组合对流化床内的填料浓度及液相流场特性的影响.结果表明,折流板上部形成的曝气死区,提高了升流区的填料浓度;折流板和导流锥形成的进水角度使流场冲击反应器底部的填料,提高了在低曝气强度下流化床的填料浓度,在实际运行过程可降低曝气能耗;四边形折流式膜生物流化床的结构特点导致填料与膜组件相互碰撞的概率增大,强化了膜污染的控制.曝气强度和进水流量的变化改变了液相的轴向返混强度和剪切力,进而改变了填料浓度,使气、固、液三相冲刷膜组件的作用增大,最终影响膜面传质系数和浓差极化边界层厚度,降低了膜污染.通过流化床结构的改变提高填料浓度和改善流场特性,为高浓度有机废水好氧生物的处理提供了一个研究方向.     

青岛海洋环境碳纤维复合材料与低合金钢电偶腐蚀研究

目的 探究碳纤维复合材料在舰船应用时与金属材料的电偶腐蚀问题。方法 针对一种典型舰船用碳纤维增强乙烯基树脂复合材料,在青岛海洋大气环境下开展0.5、1、1.5、2 a期的自然曝晒试验,进而采用电化学分析手段考察其与低合金钢的电偶腐蚀效应,结合老化机制探究碳纤维复合材料的老化行为对其与钢电偶腐蚀的影响。结果及结论 在青岛大气环境曝晒不同周期的复合材料试样,开路电位与低合金钢相差较大,存在较高的电偶腐蚀倾向。随曝晒时间的延长,复合材料表面微裂纹不断产生、扩展,导致电化学反应活性点增多,两者电偶电流密度随之增大。在青岛海洋大气环境下暴露2 a后,碳纤维增强乙烯基树脂复合材料与低合金钢的电偶电流为0.356 9 μA/cm²,两者的电偶腐蚀敏感性达到B级。     

采用ALOHA软件对甲醇储罐泄漏扩散范围影响因素的敏感性分析

甲醇是最重要的化工原料之一,被认为是可替代化石燃料的新能源,但作为危险化学品的一员,其安全与环境问题不容忽视。以甲醇储罐泄漏后毒气扩散所造成的中毒事故为研究对象,基于重气扩散(DEGADIS)模型,采用ALOHA软件对甲醇储罐泄漏后毒气扩散范围的影响因素(环境和工艺过程参数)进行了敏感性分析。结果表明:甲醇有毒蒸气云的最大扩散距离会随着大气温度、储罐温度和储罐泄漏口直径的增加而增大,随着风速、大地表面粗糙度和大气相对湿度的增加而减小。其中,大气温度、风速、大地表面粗糙度和储罐泄漏口直径对毒气的最大扩散距离具有重要影响,大气相对湿度和储罐温度则次之,而储罐的充填率和储罐泄漏口高度对毒气的最大扩散距离几乎无影响。     

基于代理模型的制导子弹气动外形优化设计

目的 针对传统气动外形优化设计依赖于高精度仿真耗时过长的问题，为有效提高气动优化设计的效率，提出一种基于代理模型的气动外形优化方法。方法 以12.7 mm制导子弹为研究对象，通过CFD仿真，分析尾翼收缩段长度、弹底半径和尾翼收缩扩张段交界处半径对制导子弹飞行过程中阻力系数的影响。基于代理模型技术，综合运用试验设计、参数化建模、CFD技术和四阶响应面模型，构建制导子弹气动外形优化设计代理模型，以制导子弹飞行过程中的最小阻力系数为优化目标，结合遗传算法对制导子弹外形参数进行优化。结果 对比四阶多项式响应面和Kriging模型建立的代理模型预测精度，与测试样本点CFD仿真计算结果相比，四阶响应面代理模型阻力系数预测值的平均误差为0.386%。表明四阶响应面代理模型能够有效替代CFD仿真，可用于预测不同外形参数下制导子弹的阻力系数。结论 相对于最初的制导子弹外形，制导子弹的阻力系数下降了14.59%，有效减少子弹飞行过程中的能量损失和缩短了优化时长。该方法在保证精度的前提下，减少了制导子弹的设计周期，为相关工程应用与研究提供了一定的参考。     

新型长时热流测量装置的研制及应用

目的设计一种新型热流测量装置,使传感器满足长时间热流测量的需求,且传感器外表面可以适量打磨,与飞行器的气动外型面完好随型。方法采用铜和钢作为备选材料,施加相同的表面热流边界,对比敏感端内外壁温差情况。优化热流辨识传感器传热路径、敏感端厚度,通过有限元模型分析打磨对热流辨识结果的影响。基于优化结果,研制出热流测量装置,并通过地面试验验证该装置的有效性。结果从热响应获取时间延迟角度来看,Cu比钢具有较大的优势。综合考虑敏感端外表面需要与飞行器外表面随型打磨,选用5 mm的厚度具有一定的安全可靠性。敏感端的适度打磨基本不影响温度测量结果。辨识获得的热流数据与实际控制热流吻合较好,最大偏差约15%。结论成功研制了热流测量装置,并通过地面热试验证明了热流测量的有效性。     

基于小孔喷注理论的复合式小孔消声器设计

目的降低某型飞机ECS系统空气散热器性能试验台管路产生的高温高速排气噪声。方法依据小孔喷注控制噪声理论,设计由4层穿孔板吸声结构组成的复合式小孔消声器。结果经试验测定,噪声声压级降低了35 dB(A)。结论设计的消声器消除了由临界孔板产生的刺耳的高频阻塞噪声,降低了噪声总声压级。降噪效果明显,可为类似管路气流噪声的消声设计提供参考。     

飞行器绕流流场脉动压力环境预示方法探讨

目的预示飞行器绕流流场的脉动压力环境。方法基于湍流理论,根据飞行器绕流流场脉动压力的产生机理、流动特征及其研究难度进行分析,从理论研究、风洞实验、数值模拟等研究手段探讨脉动压力环境的预示方法,并考虑工程问题中飞行器绕流的高马赫数、高雷诺数特征,对比不同研究方法的优劣。结果风洞实验是获取飞行器脉动压力环境的有力手段,针对典型外形的实验数据,结合理论推导分析,拟合获得了一系列半经验关系式。时均流场与半经验关系式相结合的方法能够快速评估获得飞行器表面的脉动压力环境,在工程中广泛应用。直接数值模拟方法能够精确刻画流场结构,准确预示脉动压力环境,应用前景光明。结论风洞实验、基于半经验公式和时均流场的预示方法以及直接数值模拟方法在飞行器脉动压力环境预示中能够发挥重要作用。     

“飞-停”比对飞机使用寿命消耗的影响研究

根据飞行小时寿命和日历寿命指标确定了飞机的基准＂飞-停＂比,从＂飞-停＂比和使用寿命消耗的角度出发,首次对飞机使用效能进行了探索性研究,初步建立了飞机使用效能定量评估方法。按照该方法得出的评估结果能够判断飞机使用寿命的消耗情况、预测飞机使用寿命的到寿状态。以某系列飞机为例,对其使用效能进行了定量评估,结果表明＂飞-停＂比对飞机使用寿命消耗有重要影响。     

不锈钢-气氮板式热沉仿真研究

目的研究不锈钢-气氮板式热沉中,氮气压力、氮气入口流速以及热沉自身流道深度对热沉传热性能的影响。方法利用AnsysFluent软件,对板式热沉壁面温度分布情况以及进出口压力损失进行模拟仿真。结果提高氮气压力和氮气入口速度可以提升热沉的温度均匀性,但热沉进出口压力损失也会增大。对于气氮-板式热沉而言,流道深度的改变对热沉温度均匀性的影响不大,但流道深度较小时,进出口压力损失较大。结论建议在设计气氮-板式热沉时,流道深度选择在8~10 mm,外流程中氮气压力控制在0.3~0.4 MPa,氮气流速控制在20 m/s为宜。     

气动热效应对某红外导引头影响分析

导弹高速飞行时所产生的气动热,将影响探测器正常成像质量,从而影响导弹的命中精度和导引头的作用距离.由于新型隔热材料的采用,气动热对导引头性能影响减小很多.采用ANSYS软件对某导弹的气动热效应进行仿真,为高速导弹气动性能分析及其环境失效研究提供参考.     

连铸钢坯二冷段喷嘴性能的实验研究

根据非稳态传热学原理,通过对大试样进行单侧加热,另一侧喷水的实验方法,对连铸二冷段喷嘴的热态性能进行了实验研究。根据实际生产条件,对不同喷水压力和不同喷水距离下,喷嘴传热系数关系进行了研究;实验结果表明:相同实验条件下,水喷嘴的传热系数高于气水喷嘴,而在均匀冷却方面,气水喷嘴更具有优势;无论哪一种喷嘴,随着喷水压力的增加,总体趋势传热系数都在增大,而随着喷水距离的增加,传热系数都在降低;同时,相同实验条件下,双喷嘴的冷却效果优于单喷嘴的冷却效果。     

R134a在水平环形通道内的凝结换热性能

在空气源热泵热水器中,对水平套管冷凝器环形通道内R134a的凝结换热特性进行实验研究。在冷凝器不同进水流量、进水温度时,实验测试了水平套管冷凝器凝结换热系数随热流密度、冷凝压力及干度的变化。实验工况为:冷凝器的进水流量为0.6~1.0 m~3/h,进水温度为15~60℃。实验结果表明:水平环形通道内R134a的凝结换热系数随热流密度和冷凝压力(温度)的升高而减小,当冷凝压力为1.3 MPa,热流密度由18 k W/m2增加至20.5 k W/m~2时,R134a的凝结换热系数减小了6.9%;当热流密度为15 k W/m~2,冷凝压力由1.78 MPa增大至1.83 MPa时,R134a的凝结换热系数减小了5.8%。R134a的局部凝结换热系数随干度的增大而增大,当冷凝压力为1.1 MPa,热流密度为18.3 k W/m~2,制冷剂干度由0.1增大至0.9时,R134a的局部凝结换热系数增大了24.4%。