一、NUMERICAL SIMULATION OF FLOW PATTERNS IN PLANAR JETS（论文文献综述）
孟庆鹤[1]（2021）在《非定常射流控制轴流压气机叶栅角区分离的机理研究》文中研究指明航空发动机技术指标中对推重比的要求日益提升,压气机级压比也随之越来越高。在压气机叶栅中强烈的逆压力梯度和端壁二次流作用下,角区普遍存在分离流动,不仅引发气动损失,还能造成严重的堵塞现象,甚至影响发动机的稳定性。尤其在非设计工况下,大尺度的流动分离还表现出明显的非定常性,更易引发压气机旋转失速或喘振。因此,对角区分离进行控制有着重要的意义。相比传统的定常流动控制手段,非定常流动控制往往能够有效减小额外能量的输入,提升流动抗干扰能力。本文采用脉动射流和扫频射流方法,开展了非定常射流控制角区流动分离的研究工作。首先,通过低速叶栅风洞实验验证了脉动射流和扫频射流控制压气机平面叶栅角区分离的有效性,初步分析了非定常射流的流动控制机理。定常射流以0.85%的射流动量系数,取得了5.72%的总压损失减小效果;脉动射流以定常射流一半的动量系数,取得了7.85%的总压损失减小效果。借助流场显示结果可知,定常射流及其引导下的射流马蹄涡阻碍了端壁二次流向角区的积聚,同时射流对附面层低能流体起到一定加速作用;脉动射流在定常射流的基础上,引起的马蹄涡强度明显减弱,使得端壁分离区相比定常射流明显收窄,吸力面分离螺旋点尺度得到了进一步限制。对密布的测点频率谱进行解构可以得到特征频率在空间上的能量分布,脉动射流的射流频率在出口的分布位置对应集中脱落涡的影响区域,体现了脉动射流对脱落涡有着明显的锁频效应。此外,还通过实验验证了吸力面布置扫频射流器控制角区分离的有效性,不计射流能量取得了12.7%的总压损失控制效果。通过流场显示及测取特征频率分布位置,可以发现扫频射流在较大范围内加速了吸力面附面层,限制了低能流体的积聚,吸力面流场显示结果中已经观察不到分离螺旋点。其次,采用非定常雷诺平均数值方法补充了实验中难以进行的方案和难以获取的流场数据,并对端壁脉动射流和吸力面扫频射流进行了详细的参数化研究。对脉动射流频率的研究显示射流频率对集中脱落涡产生明显的锁频效应。在射流频率较高时,脱落涡没有充分发展就已经脱落;射流频率较低时脱落涡的发展充分,尺度较大且强度较高。对扫频射流的研究分为两部分:直接布置扫频射流器以及将模化的扫频式射流布置于吸力面。直接将单个扫频射流器应用于压气机叶片,可以发现本文方案设置下射流效果对射流器安装角、出口位置、射流压比等参数不敏感,而对射流器轴向和展向位置敏感。布置双扫频射流器时,射流器位置对射流效果的影响更为明显。模化的扫频式射流研究结果表明流动控制效果随着射流频率增大而提高,并在无量纲频率大于1后稳定,对应射流周期与流体从叶片前缘流至叶片尾缘时间一致。设计工况下总压损失减小了6.1%;9°攻角下,该方案总压损失减小了10.19%。最后,通过大涡模拟结合模态分析方法捕捉流场脉动信息、提取流场主要结构,以深入分析非定常射流对角区分离的影响机理。在频谱分析、本征正交分解和动态模态分解中,均观察到脱落涡流动特征在原型方案的观测位置占据主导地位。两种非定常射流均使得本征正交分解重构流场中能量分布相对原型流场更为分散。脉动射流及其引导下的小尺度流动结构支配了大量能量较高的模态,脉动射流通过这些小尺度流动结构抑制端壁横向二次流的发展。射流所在平面之外,主导扫频射流的流场结构为大尺度流向涡,体现扫频射流在更大范围通过射流本身加速角区低能流体来产生角区分离控制效果。动态模态分解重构流场中,两种非定常射流方案下能量最高的模态频率均与射流频率一致。
刘勋伟[2]（2021）在《含氢燃料多微混射流火焰的燃烧特性与稳焰机制研究》文中研究说明近年来国际上针对燃气轮机燃烧室提出的微混燃烧（Micro-mixing Combustion,MMC）技术成为研究热点,其是一种通过缩小燃料和空气流动混合尺度,达到强化出口均匀性实现低NOx燃烧的技术。常规天然气贫预混燃烧室主要通过旋流结构促进燃空混合,以及在喷嘴出口逆压梯度诱导高温烟气回流实现稳焰,而微混燃烧器内燃料和空气多以交叉射流或同轴射流的形式混合,一般不具备空气或燃料旋流结构,因此微混燃烧具有抑制回火、自点火的优势,尤其对于火焰传播速度较高的富氢燃料则成为其实现干低排放燃烧的可能选择之一,但对于呈现无旋、直喷、多射流特征的微混燃烧如何实现高燃烧强度下的稳定燃烧则成为关键,对此,本文开展了微混燃烧稳焰机制研究,主要工作如下:（1）设计开发了基于燃空对撞效应实现短距离（长径比≤1）高效掺混（不均匀度≤1%）的新型微混模型燃烧器。实验研究了常压条件下氢含量、热负荷等对火焰结构、火焰稳定性和CO/NOx排放的影响,获得了微混燃烧的火焰及排放特性。通过常压实验结果初步验证了其在宽含氢量范围内实现稳定低排放燃烧的可行性,具备应用于燃气轮机燃烧室的潜力;（2）对微混模型燃烧器的三维冷态流场进行了实验和数值研究,发现微混燃烧器的每个单喷嘴内部处于高湍流强度水平,相比多圆形射流,其射流会聚点向上游移动。喷嘴出口势能核心内湍流强度约为10%,而剪切层内湍流强度高达30%,平均速度分布呈顶帽状。采用RANS模拟的平均速度场和脉动速度场结果与实验结果基本吻合;（3）采用小火焰生成流形（Flamelet Generated Manifolds,FGM）数值模拟方法,在速度场得到验证的基础上,采用三角剖分插值数值方法完成小火焰自主建模以考虑含氢燃料的先导扩散效应,实现了含氢燃料微混火焰结构预测,实验验证了该方法对富氢燃料火焰的有效性;（4）基于纯甲烷和富氢甲烷两种典型燃料,验证了两种微混火焰下的湍流火焰速度模型,发现了微混燃烧的稳焰机制包括三种效应,分别是预混火焰的基本效应、剪切层拉伸效应、烟气回流效应。其中,剪切层拉伸效应主导着富氢微混火焰的稳焰,纯甲烷微混火焰则通过烟气回流效应实现稳焰。
李琼[3]（2021）在《负浮力射流流动行为及其在热分层水箱中的掺混特性研究》文中研究说明负浮力射流是广泛存在于自然界和工程应用中的流体流动现象。在能源利用领域,夹套换热储热水箱作为太阳能阳台壁挂系统的主要部件,被广泛应用于中国北部地区,但其运行过程中,包含着目前尚未充分理解的负浮力射流流动和传热传质过程,成为制约其热性能提升的重要问题。本文从负浮力射流的流动行为的基本特征出发,采用粒子图像测速（Particle Image Velocimetry,PIV）技术、直接数值模拟技术、实验手段相结合的方法研究了负浮力射流在均匀和分层环境流体中的运动规律,以及其对热分层水箱中热水稀释和温跃层的影响,揭示了负浮力射流流动行为规律和卷吸特性,具体研究内容与结果如下:1.分析了基于卷吸特性的负浮力射流模型,阐明了分层储热水箱中热量与能量传递的瞬态发展的三种机制,讨论了温度分层储热水箱中的卷吸特征。2.采用PIV实验手段,对均匀环境流体中负浮力射流的流动行为进行了测试与分析。实验中,控制参数弗劳德数Fr和雷诺数Re处于0.5≤Fr≤10,50≤Re≤820的范围,结果表明:（1）轴向雷诺应力是产生卷吸和掺混的主要机制;卷吸率α随着Fr的增加而增加;随着垂向高度增加,卷吸率α逐渐增大,进一步表明卷吸程度的加强;当Re足够大时,射流流动中的非对称程度和无规则湍流强度增加。（2）剪切应力、旋涡动力学特征、速度场等对卷吸现象均有直接的联系和影响,通过分析它们的时空演变和量化分布,可以从多个不同的角度探究卷吸现象的内在规律和程度强弱。（3）通过基于时间序列的本征正交分解POD的方法,对圆形负浮力射流入射截面速度场、涡量场、剪切力进行了分析,讨论了射流初始阶段、稳定发展阶段能量分布特征,及不同大尺度涡结构对卷吸的影响和变化规律。3.采用PIV实验手段,对线形分层环境流体中的负浮力射流的流动行为进行了测试与分析。实验中,控制参数在1≤Fr≤14,62≤Re≤579,0.001≤Sp≤0.005的范围内,分析了负浮力射流在线性分层环境流体中的瞬时流动行为特征,并和在均匀环境流体中的特征进行了比较。结果表明:（1）改进的“双缸法”能够很好的实现环境流体密度的线性分层。（2）和在均匀环境流体中的负浮力射流流动行为相比,线形分层（分层度为Sp）起到抑制和减弱的作用,使得射流的最大高度和整体宽度都大大减少,极大地改变了负浮力射流流动的卷吸和掺混特征。（3）当分层度较弱、射流与环境流体的起始密度相差较小、而入射的射流又较强时,分层环境流体中的负浮力射流会表现出中性浮力流动特征。4.利用直接数值模拟和实验测试的方法,研究了容量为100L的家用阳台壁挂式夹套换热太阳能储热水箱在三种不同运行模式（蓄热模式、排水模式、同时蓄热/排水模式）时,水箱中负浮力射流的瞬时流动行为及其对热分层特征的影响效果。通过对207≦Rei≦1090的工况进行分析,结果表明:（1）在三种模式下,由于入口负浮力射流影响,水箱内都会形成低温区、温跃层和高温区。温跃层内的温度为线性分布,且平均温度梯度不受Rei数的影响;温跃层厚度Z*th随时间、排水量的影响而发生变化。（2）排水模式时,当t*≧0.4时段,Rei<1090的工况均表现出负浮力射流的流动特特征,其在密度分层界面的运动行为与PIV实验观察结果一致。局部Rie更能直观评估水箱内部分层性能,冷水负浮力射流在热分层水层中的卷吸和混合现象的程度随Rei数的增大而增强。进入水箱的负浮力射流最大上升高度受温跃层位置和厚度的影响,其掺混主要位于温跃层下部与射流冠顶区域。（3）同时蓄热/排水模式时,在无量纲时间0.4≦t*≦0.8阶段,温跃层厚度Z*th一直保持在稳定的状态,可延长热水使用时间。理查森Ri数一直低于排水模式,体现了浮力作用下的掺混增强,可优化水箱结构参数,提升放热水平。（4）在直通式入水导流管上以孔小、量多的方式进行开孔,将垂直负浮力射流变为多个横流,实现散流器功能,能减少水箱掺混,较大程度提升热水输出率,取出更多热水。
张航[4]（2021）在《撞击流反应器内混合及界面反应机理的实验研究与数值模拟》文中认为撞击流反应器因其优异的过程强化效果,在能源、化工、材料、生物等领域展现了巨大的应用价值和广泛的发展前景。本文主要采用实验与数值模拟相结合的方法,考察了T型和十字型两种撞击流反应器内的流动、混合及界面反应特征,系统研究了撞击流反应器内复杂流动结构对混合及界面反应的影响机理,具体内容如下:1、通过实验方法利用平面激光诱导荧光（PLIF）技术和酚酞显色反应,对T型撞击流反应器内的流场结构和反应产物浓度分布进行了可视化研究,重点考察了不同雷诺数（20<Re<420）下T型反应器内流动、混合及界面反应特征。当Re较低时,呈现分离流模式,反应物仅在流体分离界面依靠分子扩散进行反应,反应程度较低;稳态吞噬流模式下,流场内旋涡结构使流体相互吞噬、卷吸,流体界面形成层片结构,增大了反应物的接触面积,混合效果和反应程度明显提升;非稳态吞噬流模式下,周期性的旋涡合并使流体界面反复扭曲拉伸,反应物充分混合并反应,产物浓度高且分布均匀。2、对十字型撞击流反应器内流动、混合及界面反应特征进行了实验研究,重点考察了吞噬流模式下循环区域的流动结构演化及其反应产物分布特征,分析了吞噬流旋涡结构对混合效果及界面反应的影响。稳态吞噬流模式下,腔室中心形成大尺度的旋涡结构,存在一个混合及反应程度明显高于其他区域的循环区。非稳态吞噬流模式下,反应器腔室中心的旋涡结构发生周期性地合并及破碎,反应产物浓度分布也产生周期性变化。3、以上述实验研究为基础,对T型和十字型撞击流反应器内流动及反应特征进行了数值模拟研究,模拟结果与实验结果基本吻合,揭示了撞击流反应器内复杂流动结构对界面反应的影响机理。结果表明,在T型反应器中,吞噬流模式旋涡结构的形成,增大了反应物流体的接触面积,使反应速率及反应程度得到了显着提升,反应产物的分布范围明显扩大。在十字型反应器中,反应物流体在循环区内具有非常长的停留时间,不同反应物得以充分接触并进行反应,反应产物分布集中且难以流出。
张翰[5]（2021）在《面向气体流量测量的受限射流流动特性仿真与实验研究》文中研究说明机电系统与装备中的气体流量是影响系统驱动控制和性能优化的重要过程参数,基于受限射流的气体流量测量方法因具有优良的测量性能和更宽的工况适应能力,可以有效解决传统测量方法能力的不足,实现流量量值向SI单位的直接溯源而被广泛应用。流场均匀性、受限尺寸和边界层变化量对基于受限射流的气体流量测量水平具有决定性影响。本文针对上述关键参数,搭建可溯源的受限气体射流实验系统,建立有效的数值模拟方法,并结合理论分析,较为系统性地开展了面向气体流量测量的受限射流流动特性仿真与实验研究,主要包括三个方面:亚音速喷口强化气体射流流场分布研究、圆管结构约束气体射流流动特性研究以及压力耦合影响受限气体射流流动特性研究。为了明确压力梯度在受限气体射流均匀流场构造中的主导作用机制,揭示流场核心区马鞍型特征的成因,以入口当量直径为200 mm的亚音速喷口作为对象,开展了亚音速喷口强化气体流场分布的仿真研究,及流动机理的理论分析与探索工作。研究发现流动过程中亚音速喷口内压力梯度分布不均匀是流场演化的根本原因,流场核心区逐渐增加是流场均匀性提高的重要基础,而核心区马鞍型特征的出现则是流场均匀性下降的主要原因。针对喷口内流场分布的基本特征,提出了关键参数CR（核心区占比）和?pc（鞍背度）,为流场均匀性评价提供了依据。同时,根据流场分布的演化特征和压力梯度的作用规律,建立起强化过程三阶段模型,明确了强化阶段和发展阶段决定了受限射流的流场均匀性。在此基础上,进一步量化了初始速度、收缩曲线及收缩比在内的关键影响因素对亚音速喷口内流场发展形成的影响水平。在上述研究的基础上,为了认识强化后均匀流场作为气体射流初始流场在圆管结构约束状态下演化的基本特征与规律,揭示受限射流中受限尺寸的具体作用机制与影响水平,搭建了可溯源的负压法受限气体射流实验系统,以常压空气作为实验工质,开展了圆管结构约束气体射流流动特性的仿真与实验研究。根据仿真结果通过比较文献,发现受限圆管结构的存在可以促进射流流场演化的进程。针对射流流场演化的显着特征:中心速度衰减和卷吸,发现受限射流的流场演化特征明显不同于自由射流,圆管结构约束下气体射流的中心速度持续衰减,但卷吸却呈现先增加后减小的独特规律。这主要与主导回流区的作用有关,受到受限尺寸与射流速度的共同影响。根据圆管约束结构与气体射流受限程度之间的关系,定义了受限直径比,用于表征受限射流的受限尺寸。射流速度与受限尺寸通过影响回流区行为进而改变受限气体射流行为的作用机制。与射流速度不同,受限尺寸对回流区行为起更主导作用,特别在气体射流的极近场区域。减小受限直径比可以降低受限尺寸导致回流区行为得到有效抑制,提升不同射流速度下受限射流行为的一致性。对于受限圆管结构内的气体射流,其临界直径比约为2,并且通过不同受限尺寸下的气体流量测量实验对其进行了验证。结合上述两方面研究,考虑气体压力对流场边界层厚度变化的影响,为了认识压力耦合影响气体射流均匀流场构造及受限状态演化的具体规律,搭建了可溯源的高压受限气体射流实验系统,开展了压力耦合影响受限气体射流流动特性与影响机制的研究工作。重点探讨了气体压力、初始速度及收缩比对构造流场的均匀性与气体压力、射流速度及受限尺寸对均匀流场受限演化的耦合影响水平。研究结果表明:气体压力-初始速度通过影响喷口内绝对压力梯度和第二压力梯度平衡点,引起强化流场均匀性的变化;而气体压力-收缩比则通过影响强化阶段和临界点的位置改变流场均匀性。增加气体压力会显着引起不同射流速度下卷吸行为的离散,使得临界受限直径比降低至1.5。因此通过增加亚音速喷口的收缩比和降低圆管结构的受限尺寸,可以减小增加流速和气体压力对流场演化一致性的影响,拓展基于受限射流的气体流量测量的工况流量和压力范围。
毕殿方[6]（2020）在《静水中环形圆盘自由下落轨迹和尾流场结构特性研究》文中研究说明物体在静止流体中的自由上升或下降是一种由重力和浮力驱动的运动,包含流体-刚体耦合、流动分离、剪切层和旋涡的生成、演化、以及旋涡之间的相互作用等复杂的流体动力学现象。不同于流场中完全约束的物体,当物体运动时通常涉及到动边界、非定常及大分离问题,基于势流理论的传统流体力学方法很难处理这类问题。环形圆盘作为一种典型的非流线型物体,在自由下落过程中内外两个边缘上的旋涡结构相互作用,包含着复杂的非定常粘性流动机制。本文采用实验与数值模拟相结合的方法,针对环形圆盘在静止流体中自由下落问题,开展了环形圆盘自由下落过程轨迹和尾流场结构演化特性的研究,主要研究内容和成果如下:建立了静水中环形圆盘自由下落轨迹和姿态测量、尾流场结构测量实验方法。使用计算机立体视觉技术,通过在圆盘表面标记点,获取了圆盘下落过程中的运动轨迹及姿态信息。使用荧光染色技术定性地获取了圆盘尾流场的三维结构,使用粒子图像测速技术测量了圆盘在竖直平面和水平面上的尾流场结构。基于动计算域和大涡模拟模型,建立了计算环形圆盘自由下落过程的数值模拟方法,给出了数值模拟模型中的基本控制方程,并对数值模拟模型的有效性及网格无关性进行了验证。通过对不同几何参数环形圆盘的实验,将已有的描述实心圆盘自由下落模式的相图拓展到了三维参数空间,发现在不同的无量纲转动惯量*,雷诺数0)和内外径比例时,下落参数在相图上呈现出规律性分布。发现了一种新的下落模式:竖直间歇运动,其本质上是空间中的一维运动,但是在竖直方向会出现短暂停顿,呈现出间歇运动的特征。发现横向非规则运动是在三维参数空间中从一维到三维运动的过渡阶段,其运动轨迹不规则。详细对比了文献中已有的两种三维运动,进动运动和螺旋运动。通过对流场结构的分析发现,旋涡的生成与脱落是造成不同运动模式的原因,本征正交分解揭示了存在于流场结构中不同尺度的旋涡结构。为进一步研究环形圆盘运动自由度对流场结构的影响,分析了均匀来流中完全约束的环形圆盘在不同雷诺数下的流动状态,应用流线概率密度函数方法分析了中心孔射流的摆动特性。随着雷诺数的增加,圆盘尾流场从稳定向不稳定流动过渡,观察到了不同雷诺数下尾流场结构特征,中心孔的存在使流场变得更复杂。对相应雷诺数范围内圆盘自由下落运动进行分析,圆盘的运动轨迹呈现从稳定一维运动到空间中的三维运动的趋势。基于势流理论,得到了环形圆盘非匀速运动过程中附加阻力系数的计算方法,给出了描述刚体在流体中运动的Kelvin-Kirchhoff方程,并将附加质量力从总流体力中分离出来。分析了旋涡运动与圆盘所受到的流体力之间的关系。并进一步总结了完全约束环形圆盘与自由运动环形圆盘在相同的雷诺数范围内流场结构的异同,揭示了圆盘自由度对流场结构的作用。在已建立的数值模拟方法基础上,开展了影响环形圆盘下落轨迹及尾流场结构特性因素的研究,主要分析了圆盘内外径比例、无量纲转动惯量*以及刚体/流体密度比ˉ三种不同圆盘几何参数对下落轨迹及尾流场结构特性的影响。内外径比例对圆盘运动影响较大,当较小时,运动轨迹为规律的进动运动,而较大的圆盘运动轨迹不规则。分析了不同下,圆盘尾流场从开始下落时稳定的流场到流场结构失稳前的动态过程,发现了旋涡运动的规律。*对圆盘运动的影响主要体现在旋转运动上,重点分析了不同*的圆盘绕对称轴的角动量和流体力矩的变化。ˉ对圆盘运动的影响较小,为了抵抗圆盘增加的惯性力,圆盘受到的流体力相应增加。进一步对进动运动平面轨迹进动的机理进行了分析。
黄天仑[7]（2020）在《锂离子电池极片悬浮干燥的喷嘴流场特性分析与优化》文中指出干燥工艺是锂离子电池极片制造的重要工序,喷嘴流场特性是影响极片干燥质量与效率的关键因素。悬浮喷嘴是一种采用冲击射流实现高效传热传质的喷嘴形式,与传统的狭缝或孔口喷嘴相比,通过极片悬浮可以实现双面同时涂布与干燥,大幅提高极片干燥质量与效率,也可有效避免单面涂布干燥中传动辊与极片的刮擦问题。但是悬浮喷嘴流场稳态特性、涡结构动力学十分复杂,流场与悬浮的柔性极片变形过程耦合,导致悬浮喷嘴的换热与压力特性尚不清晰,极片的快速均匀干燥与稳定悬浮十分困难。在工程应用中,悬浮喷嘴与干燥工艺设计难度大、周期长、费用高。为此,本文围绕锂离子电池极片悬浮干燥的喷嘴流场特性分析与优化开展系统研究,主要创新工作包括:探明了悬浮喷嘴换热与压力稳态特性。首先对悬浮喷嘴稳态流场进行了建模,并提出一种用于流场与柔性壁面变形耦合的求解方法,设计了换热与压力特性的实验测量方案。通过模拟与实验分析发现:悬浮喷嘴的稳态流场可以分为三个典型区域,其换热和压力特性与狭缝喷嘴存在本质差异;柔性壁面变形会改变悬浮喷嘴与壁面之间的分离间距,从而导致流场中环流的移动与消失,柔性壁面的最大换热系数比刚性壁面最大换热系数低14.03%,但平均换热系数反而大3.40%;雷诺数与狭缝宽度是影响壁面变形、换热与压力最为关键的参数。揭示了悬浮喷嘴涡结构动力学的演变模式与换热机制。采用大涡模拟和本征正交分解方法对涡结构的形成、发展、合并与破碎等演变过程进行了分析,对比研究了悬浮喷嘴与狭缝喷嘴的拟序结构、瞬态特性、换热与压力特性及近壁面流场与温度场之间的内在联系。发现悬浮喷嘴需要高阶模态来识别涡结构的主要动力学特性,起源于射流剪切外侧的主涡最终破碎为强度更高但尺度更小的旋涡,而起源于射流剪切层内侧的主涡最终合并为强度更低但尺度更大的旋涡;悬浮喷嘴和狭缝喷嘴在滞留区和壁面射流区的换热增强主要是由于流体对流引起的,而悬浮喷嘴二次滞留区内的换热只能通过环流运动来实现。提出了悬浮喷嘴换热与压力性能评价方法。建立了一种能够有效区分宽度方向与纵向方向的悬浮喷嘴性能评价指标,并通过狭缝射流与圆孔阵列射流结果对比说明了指标的准确性。与传统指标相比,修正指标的均匀性评价精度提高了56.67%;综合性能评价精度提高了2倍。研究发现影响悬浮喷嘴均匀性的主要因素包括边缘效应、湍流间歇性与射流之间的相互作用,影响平均性能的主要因素有环流的尺寸与强度、射流对壁面的冲击等。三种典型悬浮喷嘴的对比分析发现,传统悬浮喷嘴与带发散孔的悬浮喷嘴的综合性能均优于带喷射孔的悬浮喷嘴,而带发散孔的悬浮喷嘴的优选权重系数范围比传统悬浮喷嘴的优选权重系数范围更大。建立了锂离子电池极片干燥箱结构分析和喷嘴优化的数学模型。发现进风箱体结构形式对匀风效果基本没有影响,且干燥箱内悬浮喷嘴各自所控制区域的近壁面流场基本互不影响。基于上述发现,建立了单个悬浮喷嘴发散孔优化的数学模型,分析了发散孔数量对换热均匀性、换热平均性能、压力均匀性、压力平均性能以及综合性能的影响规律。提出了悬浮喷嘴发散孔综合性能的自适应采样Kriging拟合模型与优化方法,优化后的悬浮喷嘴结果与传统悬浮喷嘴相比,综合性能提升了17.16%,Nu和Cp均匀性分别提升了13.51%和31.31%,Nu和Cp均值降低了1.17%和22.52%。本文深入研究了锂离子电池极片悬浮干燥的喷嘴流场特性,建立的悬浮喷嘴流场、换热与压力的数学分析模型及优化模型为工程设计人员提供了准确、可靠的数学工具,探明了悬浮喷嘴换热与压力稳态特性、涡结构动力学的演变规律与壁面换热机制等,对锂离子电池极片干燥工艺与装备的优化具有重要指导意义,对纸张干燥等卷到卷制造装备也具有参考意义。
赵晟[8]（2020）在《被动式微混合器流动特性及混合性能研究》文中研究说明微混合器是利用微通道结构使微量体积流体实现快速高效混合的重要前处理装置。凭借试剂消耗量少、稳定性高、易于集成和安全性高等特点,广泛应用于生化检测、色谱分析等领域。超高效液相色谱分析（Ultra Performance Liquid Chromatography,UPLC）是进行生化色谱分析的重要设备,高性能的微混合器可以实现检测试剂的充分混合,提高检测精度。本文针对方波型和嵌入障碍物型两种不同结构的被动式微混合器,通过实验和数值模拟相结合的方法,研究结构尺寸对微混合器内流体流动特性和混合性能的影响,探究UPLC微混合器的混合机理,并对其混合性能进行优化。（1）通道结构对方波型微混合器流动特性及混合性能影响研究。针对方波型微混合器,通过实验和数值模拟方法研究在不同Re下流体的混合特性,分析通道宽度和高度对流体流动特性及混合性能的影响关系。混合过程根据Re大小分为分子扩散主导和对流扩散主导两个阶段。在分子扩散主导阶段影响混合强度的因素为特征扩散长度,在对流扩散主导阶段影响混合强度的因素为由离心力诱导产生旋涡的大小和强度。在分子扩散主导阶段,通道宽度的缩小可显着提高混合强度,比通道高度的缩小对混合强度的提升作用更明显。在对流扩散主导阶段,通道宽高比为1:1时二次流旋涡发展最充分,混合强度最大,并在此基础上缩小通道截面尺寸可增大旋涡强度,提高混合强度。（2）几何构型对嵌入障碍物式微混合器混合性能影响研究。针对带有混合腔的嵌入障碍物式微混合器,研究了混合腔形状对混合性能的影响。通过改变障碍物和窄缝几何尺寸的方式,探究混沌和射流效应对嵌入障碍物式微混合器混合性能的影响。在Re≤1和Re≥20范围内,六边形混合腔微混合器相较于其他两种微混合器混合性能更优,具有混合强度高、压降小的特点。障碍物前方的旋涡导致流体混合过程中出现跨浓度流动现象,扩大了流体间的交界面积,促进了流体充分混合。增大障碍物高度可扩大障碍物后方的旋涡尺寸,促进混合。缩小窄缝宽度可以在促进射流效应的同时更利于流体跨浓度流动现象的产生,显着提升混合强度,但也会引起压降较大程度的提高。（3）UPLC微混合器的结构尺寸对混合性能的影响研究。针对UPLC微混合器,分析流体在混合腔中的流动状态和混合特性,研究微珠结构的有无和尺寸、入口通道间距及倾角对混合强度和压降的影响关系,优化微混合器的结构尺寸。混合腔中微珠结构的存在增强了流体的扰动,充分利用混沌效应和射流效应促进流体混合。微珠直径的增大增强了流体的混沌效应,可在压降减小的同时提升混合强度。入口通道间距的缩短和倾角的增大可增强两流体相互碰撞,促进混合,同时不会对压降造成影响。在研究范围内,混合腔内填充480μm直径微珠、入口通道间距0mm、入口通道倾角为45°的微混合器混合性能最优。在入口总流量为5 ml/min时,优化后的微混合器混合强度提升了27.31%。
马质聪[9]（2020）在《新型角式空气分配器的气流组织研究》文中研究说明众所周知人们大部分时间都在室内度过,加上人们生活质量不断提高,对室内热环境也提出了更高的要求。气流组织作为室内空气调节的重要环节,直接影响着室内的空气品质及人体的热舒适性。此外,气流组织安排不合理极易造成能量浪费。如今建筑室内空气调节主要依靠在某一固定气流组织形式下,通过改变送风温度、速度来达到室内热舒适性要求。这种做法往往造成调节方式少、适用范围窄、耗能严重等缺点。针对这些问题,在保留各气流组织形式原有特点的基础上,本次课题提出了一种角式空气分配器。角式空气分配器容易安装、操作简便,可通过调整送风箱百叶风口角度,实现水平贴附射流、垂直贴附射流及辐流气流为主的三种气流组织形式。本文首先建立全尺寸实验模型,并通过室内测点对室内空气特性进行数据统计及分析。由于实验测点有限且不能直观反映其分布状态,为此采用CFD对角送风形式下的气流分布特性进行数值模拟分析。此次数值模拟选用在墙壁束缚流动中更加具有广泛性和精度更高的SSTk-ω模型,并利用实验实测数据对数值模拟结果的准确性进行验证,结果表明数值模拟结果可以作为角送风箱下各气流组织特性的研究依据。因此,结合实验及数值模拟相结合的方式,对角送风箱的不同气流组织形式进行初步探究,得出不同送风形式下人员活动区的温度、速度分布情况、头脚温差、温度不均匀性、空气分布特性、空气分配指数及通风效率等特性。通过以上特性分析,对角式空气分布式系统不同气流组织形式下,室内空气品质、舒适性及节能性有了初步了解,并提出一种基于角式送风系统下既节能又舒适的空气调节控制策略。研究表明,在角式送风系统下采用以垂直贴附射流为主,水平贴附射流及辐流气流为辅的控制策略,既能达到工作区热舒适性要求,又有良好的节能效果。
李彦卿[10]（2020）在《SPH与块石单元法耦合模型及宽肩台防波堤稳定性研究》文中进行了进一步梳理宽肩台式防波堤作为一种抛石堤型,主要由护面块石和堤心石堆积构成。这种抛石堤可以有效利用采石场开采的各种重量等级的块石。相比于传统形式的抛石堤,宽肩台防波堤的最大特点就是允许其护面层块石在波浪的作用下失稳运动而导致护面层发生变形,并最终形成一个动态平衡剖面。宽肩台防波堤具有经济实用、施工便捷、岸线重塑方便、对岸线环境影响小、覆盖植被容易、可创造近岸水生动植物栖息空间等优点,因此对块石堆积堤坝的波浪动力响应和稳定性的研究尤为重要。本文提出了块石单元法（Gravel Element Method,GEM）的模型方法,GEM是以块石为单元的建模求解方法,强调了块石的受力状态和整体运动过程,考虑了块石的拟序排列及接触力传递在模型中的作用。提出了块石体近似为力学球的概念,用球度系数对块石的几何形态进行近似。对于不规则的块石,用傅里叶级数展开块石的边界轮廓,将块石表面的力学特征体现在周期变化的展开函数中,在力学球表面赋予了对应非球形块石的滑动、滚动摩擦阻力系数和转动惯量分布函数。研究了具有级配分布的力学球单元在给定堤型中随机填充的方法。对堆积块石力学球的受力状态进行了分析,提出了拟序排列、分级求解的概念。对块石静定问题采用传递求解,对超静定问题引入了虚位移原理的求解方法。对堆积块石的稳定状态进行了分析,为耦合模型的建立和坡面块石在波浪作用下的运动问题提供了理论基础。设计和完成了堆积块石的水槽模型试验。在水槽试验过程中,设计了两种坡度的宽肩台防波堤断面,进行不同组次波浪要素作用于宽肩台防波堤断面的试验研究。使用相关设备进行数据资料记录,对波高、流速、压力与最终动力平衡断面进行了数据采集、数据整理和数据分析。在宽肩台防波堤断面上作用的波浪力是堆积块石运动的主要原因,研究直角坐标系下的平面入射波在球面块石上的作用力是描述块石运动的关键条件。对单一块石,论文以斜坡面上的势流函数为基础,考虑了波浪破碎对静水面附近坡面块石的影响。结合经验公式,计算了破波区域的波浪射流速度。通过对相应参数的调整,以单位长度三维柱面的受力情况等效为三维球面的受力情况,并结合物理模型对坡面上波浪力进行了验证。对于孔隙内部的波浪运动等效为内部孔隙环流计算,并根据Forchheimer公式确定孔隙内部的压力。提出了光滑粒子动力学（Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH）方法与GEM的耦合模型方法。用SPH方法模拟堆石堤外部流场的波浪运动,用孔隙环流模拟堆石堤内部的水体运动,用GEM模拟宽肩台防波堤上的块石在波浪作用下的受力状态和运动过程。模拟了宽肩台防波堤由静态平衡到动态平衡的变化过程,研究了影响宽肩台防波堤上块石稳定性的波浪要素和稳定断面构成条件。
二、NUMERICAL SIMULATION OF FLOW PATTERNS IN PLANAR JETS（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
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。
写法范例：
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。
（2）本文研究方法
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。
三、NUMERICAL SIMULATION OF FLOW PATTERNS IN PLANAR JETS（论文提纲范文）
（1）非定常射流控制轴流压气机叶栅角区分离的机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 物理量名称及符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景和意义 |
| 1.3 压气机角区分离的研究现状 |
| 1.3.1 压气机静叶叶栅内的涡系结构 |
| 1.3.2 压气机静叶叶栅角区分离对失速的影响 |
| 1.3.3 压气机内复杂流动的非定常性 |
| 1.4 常见流动控制方法与机理 |
| 1.4.1 被动流动控制方法 |
| 1.4.2 主动流动控制方法 |
| 1.4.3 角区分离流动控制的近期趋势 |
| 1.5 参数化研究及寻优方法 |
| 1.6 复杂流动的分析方法 |
| 1.6.1 本征正交分解法 |
| 1.6.2 动态模态分解法 |
| 1.7 本文主要研究内容 |
| 1.7.1 相关研究小结 |
| 1.7.2 本文研究思路 |
| 第2章 实验与数值方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 实验台介绍 |
| 2.2.2 时均数据采集方法 |
| 2.2.3 流场脉动信息的测量 |
| 2.2.4 流场显示方法 |
| 2.3 数值方法 |
| 2.3.1 控制方程 |
| 2.3.2 湍流模型 |
| 2.3.3 亚格子模型 |
| 2.4 参数化研究及寻优 |
| 2.4.1 试验设计方法 |
| 2.4.2 机器学习方法 |
| 2.5 模态分析方法 |
| 2.5.1 本征正交分解 |
| 2.5.2 动态模态分解 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 不同射流方式对压气机平面叶栅角区分离影响的实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验的实施 |
| 3.2.1 叶栅进口均匀性的改善 |
| 3.2.2 扫频射流与脉动射流的实现 |
| 3.3 原型方案下的流场特征 |
| 3.3.1 原型方案下流场的时均特征 |
| 3.3.2 原型方案下流场的非定常特征 |
| 3.4 端壁定常射流对角区分离的影响 |
| 3.4.1 直孔定常射流的效果 |
| 3.4.2 定常射流的试验设计方法 |
| 3.4.3 定常射流参数寻优过程 |
| 3.5 脉动射流对角区分离的影响 |
| 3.5.1 脉动射流的产生及其在流场中的特性 |
| 3.5.2 脉动射流对压气机平面叶栅性能的影响 |
| 3.5.3 脉动射流对流场非定常特征的影响 |
| 3.6 扫频射流对角区分离的影响 |
| 3.6.1 端壁效应 |
| 3.6.2 扫频射流对压气机平面叶栅性能的影响 |
| 3.6.3 扫频射流对流场非定常特征的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 不同射流方式控制压气机平面叶栅角区分离的数值研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数值方法的实施 |
| 4.3 脉动射流对流场结构的影响 |
| 4.4 扫频射流器在压气机平面叶栅中的应用 |
| 4.4.1 单个扫频射流器对流场的影响 |
| 4.4.2 多个扫频射流器对流场的影响 |
| 4.5 模化的扫频式射流及其参数化研究 |
| 4.5.1 模化的扫频式射流 |
| 4.5.2 扫频式射流在设计工况下的参数化研究 |
| 4.5.3 扫频式射流的变攻角特性 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 非定常射流对角区分离控制机理的大涡模拟和模态分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数值方法 |
| 5.3 频率谱分析 |
| 5.4 本征正交分解下的流场特征 |
| 5.4.1 原型方案下的POD重构流场 |
| 5.4.2 非定常射流方案下的POD重构流场 |
| 5.5 动态模态分解下的流场特征 |
| 5.5.1 原型方案下的DMD重构流场 |
| 5.5.2 非定常射流方案下的DMD重构流场 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 博士生期间的研究成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）含氢燃料多微混射流火焰的燃烧特性与稳焰机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 概述 |
| 1.1.2 重型燃气轮机燃烧室技术发展 |
| 1.1.3 微混燃烧技术 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 微混燃烧技术发展 |
| 1.2.2 多微混射流的流动特性 |
| 1.2.3 燃料组分对燃烧特性的影响 |
| 1.2.4 微混燃烧的稳焰机制 |
| 1.3 课题研究内容及预期目标 |
| 第2章 CFD数值模拟方法 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 湍流模型 |
| 2.3 燃烧模型 |
| 2.3.1 先导扩散效应与FGM燃烧模型 |
| 2.3.2 扩散FGM小火焰建模 |
| 2.3.3 FGM-PDF表的建立 |
| 2.3.4 湍流火焰速度模型 |
| 第3章 微混燃烧的火焰及排放特性 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 微混模型燃烧器设计 |
| 3.3 实验设置 |
| 3.4 火焰结构特性 |
| 3.4.1 不同当量比下的火焰形态 |
| 3.4.2 热负荷/出口速度的影响 |
| 3.4.3 不同氢含量的影响 |
| 3.5 排放特性 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 多微混射流的流动特性 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 多微混射流流动特性的实验研究 |
| 4.2.1 实验设置 |
| 4.2.2 实验可重复性 |
| 4.2.3 喷嘴之间的差异 |
| 4.2.4 雷诺数的影响 |
| 4.2.5 不同截面速度径向分布差异 |
| 4.2.6 单喷嘴与多喷嘴的差异 |
| 4.3 数值模拟验证 |
| 4.3.1 数值设置与网格无关性验证 |
| 4.3.2 数值模拟结果验证 |
| 4.3.3 喷嘴出口附近速度分布 |
| 4.3.4 燃空掺混均匀性 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 富氢微混火焰模拟 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 FGM小火焰建模 |
| 5.3 富氢微混火焰模拟 |
| 5.3.1 实验和模拟设置 |
| 5.3.2 冷态流场验证 |
| 5.3.3 火焰OH云图对比 |
| 5.3.4 火焰根部位置对比 |
| 5.3.5 火焰剪切层对比 |
| 5.3.6 轴向中心线OH对比 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 微混燃烧的稳焰机制研究 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 预混火焰的基本效应 |
| 6.2.1 微混火焰的界定 |
| 6.2.2 湍流火焰速度模型验证 |
| 6.2.3 微混燃烧的稳焰区 |
| 6.2.4 唇缘结构对稳焰区的影响 |
| 6.3 剪切层拉伸效应 |
| 6.4 烟气回流效应 |
| 6.4.1 几何简化与网格设置 |
| 6.4.2 伴流对微混稳焰的影响 |
| 6.4.3 多喷嘴间距对微混稳焰的影响 |
| 6.5 小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点总结 |
| 7.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 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 |
（3）负浮力射流流动行为及其在热分层水箱中的掺混特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 负浮力射流 |
| 1.1.2 夹套换热式太阳能蓄热水箱 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 负浮力射流流动行为研究进展 |
| 1.2.2 太阳能蓄热水箱蓄热/放热特性研究进展 |
| 1.3 主要技术难题和发展趋势 |
| 1.3.1 负浮力射流流动行为 |
| 1.3.2 太阳能蓄热水箱蓄/放热特性 |
| 1.4 本文的研究内容和方法 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究方法 |
| 第2章 负浮力射流的理论与应用模型 |
| 2.1 负浮力射流流动行为的理论基础与参数 |
| 2.1.1 理论模型 |
| 2.1.2 主要控制参数 |
| 2.1.3 形态特征参数 |
| 2.2 太阳能蓄热水箱中的负浮力射流及其能量传递 |
| 2.2.1 能量传递模型 |
| 2.2.2 描述热分层特征和量化热分层的方法和参数 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 均匀环境流体中负浮力射流的PIV实验研究 |
| 3.1 PIV技术简介和工作原理 |
| 3.2 实验方案设计 |
| 3.3 实验装置与测量系统 |
| 3.3.1 PIV实验平台 |
| 3.3.2 PIV流场测量系统 |
| 3.3.3 流场配置部件 |
| 3.4 实验步骤 |
| 3.5 实验结果分析 |
| 3.5.1 不同类型负浮力射流形态表征演变 |
| 3.5.2 卷吸现象特征 |
| 3.5.3 剪切应力对卷吸现象的影响 |
| 3.5.4 旋涡动力学特征 |
| 3.5.5 流场的本征正交分解POD |
| 3.5.6 卷吸现象的定量分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 分层环境流体中负浮力射流的PIV实验研究 |
| 4.1 线性分层环境流体中负浮力射流流动行为的主要控制参数 |
| 4.2 实验方案设计 |
| 4.3 实验装置与测量系统 |
| 4.4 实验步骤 |
| 4.5 实验结果分析 |
| 4.5.1 环境流体密度分层度 |
| 4.5.2 不同类别负浮力射流在分层流体中的形态表征演变 |
| 4.5.3 剪切应力对卷吸现象的影响 |
| 4.5.4 旋涡动力学特征 |
| 4.5.5 流场速度场分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 夹套换热太阳能储热水箱中掺混特性研究 |
| 5.1 研究对象 |
| 5.2 参数分析 |
| 5.3 实验研究 |
| 5.3.1 实验配置 |
| 5.3.2 实验过程 |
| 5.4 数值模拟 |
| 5.4.1 物理模型 |
| 5.4.2 控制方程 |
| 5.4.3 控制方程的离散 |
| 5.4.4 模拟设置 |
| 5.4.5 数值模型验证 |
| 5.5 蓄热模式时的掺混特征分析 |
| 5.5.1 蓄热模式时的水箱内瞬时流场 |
| 5.5.2 蓄热模式时的分层参数分析 |
| 5.6 排水模式时的掺混特征分析 |
| 5.6.1 实验与模拟对比分析 |
| 5.6.2 排水模式时水箱内的瞬时运动特征 |
| 5.6.3 排水模式时的温度分层参数分析 |
| 5.6.4 排水模式时温跃层中的射流动力学特征 |
| 5.7 同时蓄热/排水模式时的掺混特征分析 |
| 5.7.1 水箱内的瞬时运动特征 |
| 5.7.2 同时蓄热/排水模式中的热分层参数分析 |
| 5.7.3 同时蓄热/排水模式温跃层中的射流动力学特征 |
| 5.8 水箱入水口结构优化分析 |
| 5.9 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 本文结论 |
| 6.2 本文的创新点 |
| 6.3 存在的问题与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间与本论文相关的学术论文和研究成果 |
| 致谢 |
（4）撞击流反应器内混合及界面反应机理的实验研究与数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号说明 |
| 第1章 前言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究内容 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 撞击流概述 |
| 2.1.1 撞击流基本原理 |
| 2.1.2 撞击流反应器的应用 |
| 2.2 撞击流反应器内流动模式研究 |
| 2.2.1 T型撞击流反应器内流动模式 |
| 2.2.2 十字型撞击流反应器内流动模式 |
| 2.2.3 其他型式撞击流反应器内流动模式 |
| 2.3 撞击流反应器内混合及反应研究 |
| 2.3.1 混合机理及效果评价 |
| 2.3.2 撞击流反应器内反应研究 |
| 2.4 文献综述小结 |
| 第3章 T型撞击流反应器内流动、混合及界面反应特征 |
| 3.1 实验方法 |
| 3.1.1 实验装置与流程 |
| 3.1.2 反应体系 |
| 3.1.3 浓度标定 |
| 3.2 T型反应器内稳态流动模式 |
| 3.2.1 流动及界面反应特征 |
| 3.2.2 浓度分布 |
| 3.3 T型反应器内非稳态流动模式 |
| 3.3.1 流动及界面反应特征 |
| 3.3.2 非稳态吞噬流的振荡特征 |
| 3.4 T型反应器混合及反应效果评价 |
| 3.4.1 混合效果评价 |
| 3.4.2 反应效果评价 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 十字型撞击流反应器内流动、混合及界面反应特征 |
| 4.1 实验方法 |
| 4.2 十字型反应器内稳态流动模式 |
| 4.2.1 流动及界面反应特征 |
| 4.2.2 浓度分布 |
| 4.3 十字型反应器内非稳态流动模式 |
| 4.3.1 流动及界面反应特征 |
| 4.3.2 非稳态流动模式的振荡特征 |
| 4.4 十字型反应器混合及反应效果评价 |
| 4.4.1 混合效果评价 |
| 4.4.2 反应效果评价 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 撞击流反应器内流动及反应的数值模拟 |
| 5.1 控制方程 |
| 5.2 模拟方法及边界条件设置 |
| 5.2.1 模型网格划分 |
| 5.2.2 边界条件 |
| 5.2.3 求解设置 |
| 5.3 模拟结果与讨论 |
| 5.3.1 T型反应器的流动及反应模拟 |
| 5.3.2 十字型反应器的流动及反应模拟 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 硕士在读期间发表论文 |
（5）面向气体流量测量的受限射流流动特性仿真与实验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 1 引言 |
| 1.1 背景与意义 |
| 1.1.1 应用背景 |
| 1.1.2 科学背景 |
| 1.2 研究综述 |
| 1.2.1 受限气体射流的受限类型 |
| 1.2.2 亚音速喷口强化气体射流流场分布研究 |
| 1.2.3 圆管结构约束气体射流流动特性研究 |
| 1.2.4 压力耦合影响受限气体射流流动特性研究 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 研究的目标和主要研究内容 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 2 实验系统及实验方案 |
| 2.1 圆管结构约束气体射流实验系统 |
| 2.1.1 实验系统及装置 |
| 2.1.2 对称结构受限气体射流实验段 |
| 2.2 高压受限气体射流实验系统 |
| 2.2.1 实验系统及装置 |
| 2.2.2 高压粒子添注装置 |
| 2.2.3 非对称结构受限射流实验段 |
| 2.3 实验方案 |
| 2.3.1 圆管结构约束气体射流实验方案 |
| 2.3.2 压力耦合影响受限射流实验方案 |
| 2.4 数据处理方法 |
| 2.5 不确定度分析 |
| 2.5.1 圆管结构约束气体射流实验系统 |
| 2.5.2 高压受限气体射流实验系统 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 亚音速喷口强化气体射流流场分布研究 |
| 3.1 亚音速喷口强化气体流动过程物理数学模型 |
| 3.2 数值计算方法 |
| 3.2.1 计算域与网格划分 |
| 3.2.2 计算条件设置 |
| 3.2.3 网格无关性分析 |
| 3.2.4 实验验证有效性 |
| 3.3 亚音速喷口强化气体流场分布特征 |
| 3.4 强化气体流场分布的品质评价 |
| 3.5 初始速度对强化流场分布的影响 |
| 3.6 收缩曲线对强化流场分布的影响 |
| 3.7 收缩比对强化流场分布的影响 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 圆管结构约束气体射流流动特性研究 |
| 4.1 数值计算方法 |
| 4.1.1 计算域与网格划分 |
| 4.1.2 计算条件设置 |
| 4.1.3 网格无关性分析 |
| 4.1.4 实验验证有效性 |
| 4.2 圆管受限结构下气体射流流动的特征 |
| 4.3 射流速度影响受限气体射流流动特征 |
| 4.4 受限尺寸影响受限气体射流流动特征 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 压力耦合影响受限气体射流流动特性研究 |
| 5.1 数值计算方法 |
| 5.1.1 计算域与网格划分 |
| 5.1.2 计算条件设置 |
| 5.1.3 网格无关性分析 |
| 5.2 数据处理与分析 |
| 5.2.1 实验验证数值计算的有效性 |
| 5.2.2 受限射流实验段对称性影响 |
| 5.3 压力耦合影响亚音速喷口强化流场分布的研究 |
| 5.3.1 气体压力-初始速度的影响 |
| 5.3.2 气体压力-收缩比的影响 |
| 5.4 压力耦合影响圆管约束气体射流流动特性研究 |
| 5.4.1 气体压力-射流速度的影响 |
| 5.4.2 气体压力-受限尺寸的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 论文主要结论 |
| 6.2 研究创新点 |
| 6.3 研究不足与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）静水中环形圆盘自由下落轨迹和尾流场结构特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 流体中圆盘自由下落轨迹和尾流场结构基本特性 |
| 1.3 流体中物体自由运动轨迹及尾流场结构研究进展 |
| 1.3.1 流体中物体自由运动轨迹及尾流场结构实验研究进展 |
| 1.3.2 流体中物体自由运动轨迹及尾流场结构数值模拟研究进展 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 静水中环形圆盘自由下落的实验与数值模拟研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 静水中环形圆盘自由下落的实验方法 |
| 2.2.1 实验方法及设备 |
| 2.2.2 计算机立体视觉技术 |
| 2.2.3 荧光染色技术 |
| 2.2.4 粒子图像测速技术 |
| 2.3 静水中环形圆盘自由下落的数值模拟方法 |
| 2.3.1 基本控制方程 |
| 2.3.2 大涡模拟基本原理 |
| 2.3.3 6 自由度运动模型 |
| 2.3.4 数值计算方法建立与验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 环形圆盘自由下落轨迹及尾流场结构实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验中环形圆盘参数范围 |
| 3.3 环形圆盘自由下落三维轨迹特性的总体特征 |
| 3.4 环形圆盘自由下落轨迹分析 |
| 3.4.1 横向非规则运动和竖直间歇运动模式 |
| 3.4.2 进动运动模式 |
| 3.4.3 螺旋运动模式 |
| 3.5 自由下落环形圆盘尾流场结构分析 |
| 3.5.1 竖直间歇运动模式 |
| 3.5.2 进动运动和螺旋运动模式 |
| 3.6 尾流场本征正交分解研究 |
| 3.6.1 本征正交分解 |
| 3.6.2 特征值分布 |
| 3.6.3 平均流场和POD模态 |
| 3.7 环形圆盘下落过程的运动学和动力学特征 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 完全约束和自由下落环形圆盘尾流场不稳定性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 完全约束环形圆盘尾流场特征 |
| 4.2.1 旋涡的定义 |
| 4.2.2 从稳定流场到周期性脱落的旋涡结构 |
| 4.2.3 流线概率密度函数方法 |
| 4.2.4 中心孔射流的流线概率密度分析 |
| 4.3 环形圆盘自由下落轨迹及尾流场结构 |
| 4.3.1 流体-刚体耦合的动力学模型 |
| 4.3.2 尾迹演化的不同阶段 |
| 4.3.3 从一维运动到三维运动 |
| 4.3.4 作用在圆盘上的流体动力特性 |
| 4.4 完全约束环形圆盘与自由运动环形圆盘尾流场结构的对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 环形圆盘自由下落轨迹及尾流场结构影响因素研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 内外径比例对下落轨迹及尾流场结构的影响 |
| 5.3 无量纲转动惯量对下落轨迹及尾流场结构的影响 |
| 5.4 刚体/流体密度比对下落轨迹和尾流场结构的影响 |
| 5.5 平面轨迹发生进动的机理 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 合成射流的生成方法 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）锂离子电池极片悬浮干燥的喷嘴流场特性分析与优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 国内外研究现状与分析 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 悬浮喷嘴换热与压力稳态特性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 稳态特性建模 |
| 2.3 实验方案设计 |
| 2.4 结果分析与讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 悬浮喷嘴涡结构动力学与换热特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 悬浮喷嘴涡结构动力学分析模型 |
| 3.3 流场的统计特性分析 |
| 3.4 流场瞬态特性与换热机制 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 典型悬浮喷嘴换热与压力均匀性对比与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 换热与压力均匀性评价指标 |
| 4.3 典型悬浮喷嘴结构与仿真设置 |
| 4.4 结果分析与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 悬浮干燥箱结构分析与喷嘴优化设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 干燥箱整体结构与功能分析 |
| 5.3 悬浮喷嘴发散孔优化方法 |
| 5.4 喷嘴优化结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 作者在攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 附录2 补充材料 |
（8）被动式微混合器流动特性及混合性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 被动式微混合器混合及流动特性介绍 |
| 1.2.2 通道结构对被动式微混合器混合及流动特性影响 |
| 1.2.3 混沌和射流效应对被动式微混合器混合及流动特性影响 |
| 1.2.4 小结 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 1.4 课题来源 |
| 第2章 微流体混合和流动的相关理论和研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 微流体混合和流动的相关理论 |
| 2.2.1 表征微流体流动及混合的基本参数 |
| 2.2.2 微流体的流动混合机理 |
| 2.2.3 微混合器混合性能的评价指标 |
| 2.3 微流体混合的实验研究方法 |
| 2.3.1 微流控芯片制备方法 |
| 2.3.2 微流体驱动系统 |
| 2.3.3 微流体混合及流动观测系统 |
| 2.4 微流体混合的数值研究方法 |
| 2.4.1 微流体混合的基本控制方程 |
| 2.4.2 微流体混合的计算流体力学(CFD)模拟方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 通道结构对方波型微混合器流动特性及混合性能影响研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 几何模型 |
| 3.3 方法和可行性验证 |
| 3.3.1 数值模拟方法及边界条件设置 |
| 3.3.2 网格独立性验证 |
| 3.3.3 实验方法 |
| 3.3.4 数值模拟与实验对比 |
| 3.4 通道Re对溶液混合及流动特性影响研究 |
| 3.5 分子扩散主导阶段通道结构对流体混合及流动特性影响研究 |
| 3.6 对流扩散主导阶段通道结构对流体混合及流动特性影响研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 几何构型对嵌入障碍物式微混合器混合性能影响研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 几何模型 |
| 4.3 方法和可行性验证 |
| 4.3.1 数值模拟方法及网格独立性验证 |
| 4.3.2 实验方法及验证 |
| 4.4 混合腔形状对流体流动特性及混合性能的影响研究 |
| 4.4.1 混合腔形状对微混合器流动特性和混合强度的影响分析 |
| 4.4.2 混合腔形状对微混合器出入口压降的影响分析 |
| 4.5 混合腔内流体流动特性和混合现象研究 |
| 4.5.1 混合腔内流体流动特性研究 |
| 4.5.2 混合腔内流体混合现象研究 |
| 4.6 混沌效应和射流效应对流体混合性能的影响研究 |
| 4.6.1 混沌效应对流体混合性能的影响研究 |
| 4.6.2 射流效应对流体混合性能的影响研究 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 UPLC微混合器的结构尺寸对混合性能的影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 几何模型 |
| 5.3 数值模拟方法和可行性验证 |
| 5.4 微珠结构对微混合器混合性能影响研究 |
| 5.4.1 UPLC微混合器流体混合特性及微珠有无对混合性能影响研究 |
| 5.4.2 微珠直径对混合性能影响研究 |
| 5.5 入口结构对微混合器混合性能影响研究 |
| 5.5.1 入口通道间距对UPLC微混合器混合强度和压降的影响研究 |
| 5.5.2 入口通道倾角对UPLC微混合器混合强度和压降的影响研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 读硕士学位期间所发表的学术论文 |
| 致谢 |
（9）新型角式空气分配器的气流组织研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 送风方式及评价指标研究现状 |
| 1.2.1 国内外研究现状 |
| 1.2.2 目前存在的问题 |
| 1.3 本课题研究内容和方法 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 空气射流理论基础 |
| 2.1 空气射流特性 |
| 2.2 非等温自由射流理论 |
| 2.3 壁面贴附射流理论 |
| 2.3.1 水平壁面贴附射流 |
| 2.3.2 垂直壁面贴附射流 |
| 2.4 撞击射流 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 新型角式空气分配器气流组织的实验测试 |
| 3.1 实验装置 |
| 3.1.1 送风装置设计 |
| 3.1.2 送风形式设计 |
| 3.2 测点布置和测试方案 |
| 3.2.1 测点布置 |
| 3.2.2 检测方案 |
| 3.3 送风工况设计与结果分析 |
| 3.4 新型角式空气分配器下影响因素分析 |
| 3.4.1 不同送风速度对室内环境的影响 |
| 3.4.2 不同送分温度对室内环境的影响 |
| 3.4.3 不同热源强度对室内环境的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 新型角式空气分配器气流组织的数值模拟 |
| 4.1 计算流体动力学概述 |
| 4.2 数值模型的建立 |
| 4.2.1 物理模型的建立及简化 |
| 4.2.2 湍流模型的选择 |
| 4.2.3 边界条件的设定 |
| 4.2.4 网格的划分与独立性检验 |
| 4.2.5 模型的求解 |
| 4.3 数值模型的验证 |
| 4.4 模拟结果的分析 |
| 4.4.1 温度场分析 |
| 4.4.2 速度场分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 新型角式空气分配器下气流组织的评价 |
| 5.1 空气分布特性指标 |
| 5.2 换气效率分析 |
| 5.3 能量利用有效性分析 |
| 5.4 空气分配指数 |
| 5.5 系统控制策略 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 创新 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）SPH与块石单元法耦合模型及宽肩台防波堤稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 宽肩台防波堤研究的发展与现状 |
| 1.3 相关数值模拟方法的研究 |
| 1.3.1 SPH数学模型的研究与发展 |
| 1.3.2 DEM及相关数学模型的研究与发展 |
| 1.3.3 波浪对固体介质作用的研究与发展 |
| 1.3.4 波浪水槽的数值模拟研究现状 |
| 1.4 主要研究内容及创新点 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线图 |
| 1.4.3 创新点 |
| 第2章 宽肩台堆积块石力学特征分析 |
| 2.1 宽肩台结构分析 |
| 2.1.1 宽肩台结构 |
| 2.1.2 宽肩台块石模化 |
| 2.1.3 块石的力学球近似 |
| 2.2 宽肩台受力分析 |
| 2.2.1 宽肩台块石静力平衡 |
| 2.2.2 宽肩台块石拟序排列 |
| 2.3 块石单元法(GEM)模式说明 |
| 2.3.1 块石力学球单元上的虚位移原理 |
| 2.3.2 二维力学球上力的传递 |
| 2.3.3 三维力学球上力的传递 |
| 2.4 堆积块石堆的稳定状态分析 |
| 2.4.1 堆积块石堆的休止角 |
| 2.4.2 堆积块石稳定性模型 |
| 2.4.3 堆积块石稳定性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 宽肩台防波堤物理模型试验 |
| 3.1 试验介绍 |
| 3.1.1 试验设备与材料 |
| 3.1.2 试验波浪要素及护面块石选择 |
| 3.1.3 模型断面设计 |
| 3.1.4 试验内容与方法 |
| 3.2 试验结果与分析 |
| 3.2.1 最终动力平衡断面 |
| 3.2.2 波高历时曲线分析 |
| 3.2.3 波浪力分析 |
| 3.2.4 波速分析 |
| 3.2.5 试验数据总结 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 宽肩台防波堤动力响应分析 |
| 4.1 斜坡面上的波浪作用量分布 |
| 4.1.1 斜坡面上动力分析思路 |
| 4.1.2 斜坡面上势流函数的分布 |
| 4.1.3 斜坡面上波浪作用经验公式 |
| 4.2 斜坡面上块石动力分析 |
| 4.2.1 三维球面受力情况 |
| 4.2.2 二维柱面受力情况 |
| 4.2.3 堆积表面块石上的波浪力验证 |
| 4.3 堆积块石中孔隙压强 |
| 4.3.1 块石的孔隙率 |
| 4.3.2 孔隙压强的确定方法 |
| 4.3.3 环状孔隙通道中的流动 |
| 4.3.4 网状孔隙流的计算 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 SPH-GEM方法耦合的数值模拟 |
| 5.1 模拟波浪运动的SPH方法 |
| 5.1.1 SPH方法简介 |
| 5.1.2 光滑函数 |
| 5.1.3 优化的Quintic型函数 |
| 5.1.4 SPH的控制方程及相关计算方法 |
| 5.2 数值波浪的SPH方法模拟及验证 |
| 5.2.1 数值波浪水槽设计 |
| 5.2.2 数值波浪水槽造波成果 |
| 5.2.3 数值波浪水槽验证分析 |
| 5.3 SPH与 GEM耦合的计算模式 |
| 5.3.1 耦合模式计算过程 |
| 5.3.2 耦合模式的控制方程 |
| 5.3.3 耦合模式说明 |
| 5.3.4 耦合模式计算稳定性和收敛性 |
| 5.4 SPH-GEM耦合的模拟结果及验证 |
| 5.4.1 数值模拟对孔隙率系数影响的验证 |
| 5.4.2 堆石堤孔隙压强模拟的验证 |
| 5.4.3 波浪水槽中稳定的宽肩台块石堆 |
| 5.4.4 波浪水槽中宽肩台防波堤的变化过程 |
| 5.5 宽肩台防波堤稳定性模拟与试验比较 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 宽肩台防波堤稳定性分析 |
| 6.1 影响宽肩台稳定性的主要因素 |
| 6.2 宽肩台稳定性的分析 |
| 6.2.1 肩台下部坡度变化结果分析 |
| 6.2.2 肩台宽度变化结果分析 |
| 6.2.3 肩台上部坡度变化结果分析 |
| 6.2.4 护面层厚度变化结果分析 |
| 6.2.5 块石级配变化结果分析 |
| 6.3 数据统计分析与结论 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文及科研情况说明 |
| 附录 |
| 致谢 |
四、NUMERICAL SIMULATION OF FLOW PATTERNS IN PLANAR JETS（论文参考文献）
- [1]非定常射流控制轴流压气机叶栅角区分离的机理研究[D]. 孟庆鹤. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [2]含氢燃料多微混射流火焰的燃烧特性与稳焰机制研究[D]. 刘勋伟. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
- [3]负浮力射流流动行为及其在热分层水箱中的掺混特性研究[D]. 李琼. 云南师范大学, 2021(09)
- [4]撞击流反应器内混合及界面反应机理的实验研究与数值模拟[D]. 张航. 华东理工大学, 2021(08)
- [5]面向气体流量测量的受限射流流动特性仿真与实验研究[D]. 张翰. 北京交通大学, 2021(02)
- [6]静水中环形圆盘自由下落轨迹和尾流场结构特性研究[D]. 毕殿方. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [7]锂离子电池极片悬浮干燥的喷嘴流场特性分析与优化[D]. 黄天仑. 华中科技大学, 2020(01)
- [8]被动式微混合器流动特性及混合性能研究[D]. 赵晟. 北京工业大学, 2020
- [9]新型角式空气分配器的气流组织研究[D]. 马质聪. 太原理工大学, 2020(07)
- [10]SPH与块石单元法耦合模型及宽肩台防波堤稳定性研究[D]. 李彦卿. 天津大学, 2020(01)