柴油液滴撞击倾斜壁面碰撞速度效应数值分析

采用复合水平集和流体体积法并综合考虑传热及接触热阻的作用建立了液滴碰撞倾斜壁面的数值模型,并验证了模型的可靠性。通过分析计算,获得了柴油液滴撞壁动力学形态的变化规律,揭示了液滴撞壁流动破碎机理,探索了液滴前、后铺展系数和铺展速度、总铺展系数以及壁面平均热流密度的碰撞速度效应规律。研究表明:液滴碰撞倾斜壁面射流和飞溅特征仅出现在前铺展边缘,且射流存在颈部破碎和根部破碎;液滴前铺展边缘射流区域内压力梯度是射流形成、发展及其颈部、根部断裂的主要原因;毛细波的作用是射流颈部和根部破碎的关键因素;碰撞速度越大,液滴的前、后铺展系数和铺展速度、总铺展系数以及壁面平均热流密度均越大;随着碰撞速度的增加,液滴撞壁特性的碰撞速度效应逐渐减小。     

液滴冲击不同浸润性壁面的数值分析

采用复合水平集和流体体积法并综合考虑传热和接触热阻的作用,建立了液滴碰撞水平壁面数值模型,并实验验证了模型的准确性。通过分析计算结果,探索了壁面浸润性对液滴撞壁过程的影响,揭示了液滴撞壁流动传热及飞溅机制,并建立了液滴飞溅临界条件理论判据。数值结果表明:液滴铺展系数的碰撞速度效应明显,碰撞速度越大,液滴的铺展系数越大,但液滴达到最大铺展系数所需无量纲时间与碰撞速度不相关;碰撞速度越大,液滴撞壁收缩幅度越大,壁面浸润性对铺展系数的影响越小。液体内部压力梯度是液滴铺展边缘产生射流和断裂的主要原因;Rayleigh-Plateau不稳定性和毛细波是射流颈部收缩和破碎飞溅的关键因素。     

柴油液滴冲击液膜润湿壁面实验和数值模拟

从实验和数值模拟两方面研究了液滴碰撞液膜润湿壁面的过程。实验采用高速摄像仪观测并分析了液滴撞壁后的铺展、水花形成和液滴破碎飞溅现象,并定量获得了液滴的铺展系数和铺展速度随时间的变化规律。实验结果表明:液滴的铺展系数和铺展速度的碰撞速度效应明显;碰撞速度越大,液滴的铺展系数越大;液滴撞壁后的铺展速度迅速减小,碰撞速度越大铺展速度越大。数值模拟采用流体体积法,综合考虑液滴与壁面间传热及接触热阻的作用,建立了液滴撞壁数值模型。该模型模拟结果和实验数据吻合较好,证明了数值模型的准确性。数值结果表明:液体内部的压力梯度是液滴铺展、产生皇冠水花和以及液滴破碎飞溅的主要原因;毛细波是水花颈部收缩和液滴破碎飞溅的关键因素。     

基于PANS模型的湍流Taylor-Couette流及其换热特性

以同轴圆筒环隙内流体为研究对象,通过多种湍流模型计算结果与PIV测试结果的对比分析,建立了基于局部时均化模型(PANS)的环隙内湍流流场的数值模拟方法,在此基础上重点研究了沟槽模型内湍流流场分布与换热特性,获得不同旋转雷诺数、内外壁面温度梯度对流场分布及其换热性能的影响规律,同时研究了沟槽内涡流的形成机理及沟槽区域流体速度、剪切力及热流密度分布.结果表明:当流场转捩为湍流Taylor-Couette流时,泰勒涡沿轴向呈现无规则波动运动,并且泰勒涡轴向尺寸随雷诺数及内外壁面温度梯度增加而增加,径向速度与内壁面热流密度沿轴向的变化趋势表明:径向速度引起的射流作用对内外壁面间热量交换有直接影响;环隙内流体经过沟槽区域时撞击沟槽壁面,在惯性力、黏性力及壁面剪切力相互影响下形成涡流;沟槽区域的速度与壁面剪切力的变化呈现一致性,热流密度的变化与之相反.     

内冷油腔振荡冷却仿真方法研究

为了得出一种较为通用的活塞内冷油腔仿真分析方法,采用数值仿真研究方法,从湍流模型、多相流模型、压力速度耦合算法以及油腔几何模型进行油腔CFD仿真分析方法的研究。通过对比分析仿真所得的平均机油填充率、机油分布、壁面平均换热系数和换热系数分布,得出在进行活塞油腔CFD模拟时,标准k-ε湍流模型可以更为经济地进行流动传热计算。可保证计算模拟精度的多相流模型CLSVOF计算结果周期间变化更小,计算结果稳定。活塞油腔瞬态仿真计算时,压力速度耦合算法PISO计算得出的流动换热结果精度更高,收敛速度和达到计算稳定的速度更快,模拟所得流动传热情况更接近实际。全油腔模型模拟效果相对于简化模型效果更好。通过对油腔各壁面区域换热系数随曲轴转角变化的分析得出:振荡过程极大增强了顶面和底面的换热,油腔内壁面中顶部壁面周期平均换热系数最大;底部壁面换热系数变化趋势与顶部壁面变化趋势基本相反,这是由机油分布以及振荡规律决定的;由于侧部壁面未收到机油强烈的冲击,换热系数随曲轴转角变化相对较平缓。     

高压涡旋喷油器喷雾撞壁机理研究

为了研究直喷式汽油机高压涡旋喷油器喷雾撞壁机理,测量了撞壁喷雾的高度、喷雾半径及喷雾远端速度,分析了不同喷射压力、环境背压、喷嘴到壁面的距离、壁面倾角等因素对撞壁喷雾的影响.随着喷射压力、喷嘴到壁面的距离及壁面倾角的增加,喷雾的贯穿距离增大;环境背压的增大导致喷雾的贯穿距离减小.较高的喷射压力和较低的环境背压增大了撞壁燃油与壁面的接触面积,在壁面上形成的薄膜加速了燃油的蒸发.由经验公式计算得到的撞壁喷雾贯穿距离与试验测量值在一定范围内具有一致性,为燃烧室的设计、进气道形式的选取、喷油器和火花塞的布局提供了试验依据.     

高压涡旋喷油器喷雾撞壁机理研究

为了研究直喷式汽油机高压涡旋喷油器喷雾撞壁机理，测量了撞壁喷雾的高度、喷雾半径及喷雾远端速度，分析了不同喷射压力、环境背压、喷嘴到壁面的距离、壁面倾角等因素对撞壁喷雾的影响。随着喷射压力、喷嘴到壁面的距离及壁面倾角的增加，喷雾的贯穿距离增大；环境背压的增大导致喷雾的贯穿距离减小。较高的喷射压力和较低的环境背压增大了撞壁燃油与壁面的接触面积，在壁面上形成的薄膜加速了燃油的蒸发。由经验公式计算得到的撞壁喷雾贯穿距离与试验测量值在一定范围内具有一致性，为燃烧室的设计、进气道形式的选取、喷油器和火花塞的布局提供了试验依据。     

液滴撞击枸杞叶片铺展特性实验研究与仿真分析

利用实验观察和数值计算相结合的方法来研究液滴(高效氯氰菊酯乳油剂)撞击枸杞叶片后的铺展过程。首先利用设计好的实验装置对其进行13组实验,得到每组相应的实验图像。数值计算结果表明液滴直径大小、液滴下落的高度、枸杞叶片的倾斜角度等因素对铺展过程中液滴的最终铺展系数有影响。其次,运用Design expert软件进行对其实验结果进行分析,得出最终铺展系数与它们三者之间的关系。最后,运用Fluent软件对实验部分进行仿真对比,得出仿真结果与实验观察结果一致。     

基于RANS/LES混合模型的90°方形弯管内流分析

为了了解90°方形弯管内流速度、压力分布、流动结构等流场信息带来的影响,分别对2种RANS/LES混合模型DDES和SAS在离心力作用下的弯管流场数值模拟,并将流动横截面速度分布和外弧面流向压力系数分布与试验结果进行对比分析.在此基础上,进一步比较了2种模型的瞬时流动结构和湍动能分布.结果表明:DDES和SAS的速度分布曲线及外弧面压力系数变化趋势相近,但是DDES在近壁区速度曲线和外弧面壁面压力系数分布上更接近试验结果;根据壁面小涡的尺度分布,DDES模拟结果在贴壁和近壁处有多种尺度的小涡,而SAS结果仅在贴壁面处存在若干无规则小涡;DDES能模拟出理论上四涡交界处的低湍动能区,而SAS未能得到这一现象.     

喷雾液滴撞击大豆叶片表面研究

利用两台高速数码摄像机对喷雾液滴撞击大豆叶片表面过程和结果进行了测试与分析。研究结果表明,产生沉积和回缩破碎两种状态时,液滴K值均小于57.7;发生喷溅时,大部分液滴K值大于57.7,但由于叶片表面密被长柔毛使得液滴在低撞击角度下易于喷溅,因此液滴在撞击角度为28°和44°时K值小于57.7。液滴在沉积过程中,在相同粒径和撞击角度下,液滴撞击速度越高最大铺展越大,铺展时间也越长,但撞击速度高和撞击速度低的液滴最终铺展比接近。沉积部位对液滴铺展过程和结果有重要影响。液滴在回缩破碎过程中,在表面张力的回缩和叶片表面的粘滞作用下分离破碎,与沉积于叶片表面的液滴相比较,液滴收缩破碎后合计最终铺展比大大提高,均匀破碎的液滴其合计最终铺展比比不均匀破碎的液滴大。当撞击We数较高时,喷溅液滴将呈现喷射成串小液滴的状态;当撞击We数较低时,喷溅液滴将呈现喷射单独的2~3个大液滴的状态。喷射出成串小液滴后的液滴主体部分最终铺展比比喷射出单独大液滴后的液滴主体部分大。     

轮速传感器脉冲数相对差值的影响因素研究

介绍了汽车轮速传感器脉冲数相对差值影响因素的试验原理和方法,并通过对捷达轿车的道路试验,得出了脉冲数相对差值与轮胎气压、车速和载荷之间关系的试验结果,并对试验结果进行了分析,为间接TPMS的设计提供了理论基础。     

谷子籽粒的冲击损伤试验与分析

作物籽粒在播种、脱粒等作业过程中,受到的作用力更多地体现为冲击载荷作用。为研究冲击载荷对谷子籽粒损伤情况的影响,分别对不同品种、不同含水率的谷子籽粒施加不同大小的冲击载荷进行损伤试验。试验结果表明:冲击载荷对谷子籽粒破损影响极显著(P<0.001),破损率随着冲击载荷的增大而增大,冲击载荷小于11.9N时,种子破损率非常低,而冲击载荷大于35.9N时,籽粒几乎全部破损;含水率对谷子籽粒破损率影响极显著(P<0.001),随着含水率的增大,同一种谷子籽粒的抗冲击能力相应提高;品种对谷子籽粒破损率影响显著(P=0.005),不同品种的谷子籽粒,在冲击载荷作用下体现出不同的抗破损能力。试验所选的4种谷子籽粒,晋谷21品种的抗冲击能力较好,沁州黄品种的抗冲击能力最差。研究结果可为谷子播种、收获、加工等相关机械的设计及参数优化提供参考。     

影响轮胎滚动半径的因素研究

介绍了轮胎滚动半径测量的试验原理和试验方法,通过对捷达轿车的道路试验,得出了轮胎滚动半径与轮胎气压、车速和载荷之间的关系.在低滑移率条件下,轮胎的滚动半径随车速、轮胎气压的增加而增大,而轮胎载荷在正常范围内对其影响较小.这一试验研究结果对于间接TPMS的研究具有重要的意义.     

挠力河流域径流变化特征与影响因素分析

挠力河作为三江平原最大的流域,其径流变化过程对三江平原的社会经济发展、生态环境变化起着至关重要的作用。为获取该流域的径流量变化特征,首先采用线性趋势分析法和Mann-Kendall趋势检验法对流域4个代表性水文站径流序列进行趋势分析,然后采用滑动移除近似熵法(MC-Ap En法)和Mann-Kendall突变检验法分别对径流进行突变检验,并对径流发生变化的原因进行了探讨。结果表明:挠力河流域上、中、下游径流量分布不均匀,且同一水文站径流年际变化较大,不利于挠力河流域水资源的开发利用;挠力河流域近50 a来径流量呈明显的减少趋势,其中宝清站、保安站、菜咀子站径流下降趋势明显;挠力河径流量在1966年发生突变,突变后径流呈明显的减少趋势,发生突变的主要原因是降雨量减少、农业开垦的扩张以及水利工程建设的日益增多;滑动移除近似熵法在进行径流突变分析的过程中,表现出精确度高、抗干扰能力强等特点,是一种适于径流序列突变检测的方法。     

荷电雾滴群撞击界面过程的PDPA测试

为了研究荷电雾滴群撞击植株靶标界面的过程,研究了适合撞击过程测量的相位多普勒粒子分析仪(PDPA)测试方法,分析了荷电雾滴群撞击界面后形态特征及形成的原因。实验结果表明:荷电雾滴群特殊的空间运动结构决定其撞击植株靶标界面后具有独特的存在形态;荷电雾滴撞击界面后只会产生粘附或反弹而不会发生喷溅;较多细微雾滴的存在导致荷电雾滴群反弹后凝并现象显著,使雾滴的粒径增大而个数减少;单雾滴撞击界面后产生粘附或反弹的判据K的临界值不适于荷电雾滴群的撞击过程,而法向Weber数为30可作为发生反弹现象的参考依据;较大的切向速度能够造成荷电雾滴撞击植株界面后反弹现象的发生;荷电雾滴所具有的部分法向动能在撞击反弹过程中转为切向动能。     

基于供养成本分析的农机寿命影响因素研究

采用设备CBS框架给出影响农机寿命的供养成本主要范畴,就若干具体的供养成本内容对农机实际经济寿命的影响加以论证.通过理论分析指出农机的理论经济寿命较短,供养成本是其寿命成本的主要成分,是影响农机经济寿命的决定性因素.     

滇中地区作物生长期时空变化特征及影响因子分析

为了探究气候变化对作物生长期的影响,根据1964—2013年滇中地区49个气象站点逐日的最高气温、最低气温和降水数据,采用M-K检验和小波分析,研究了滇中地区作物生长期的时空变化特征及其影响因素。结果表明,(1)滇中地区多年平均作物生长期(GSL)为362.58 d,1964—2013年GSL、无霜日和Tmin均呈显著上升趋势,其中GSL增幅约为0.371 d/10 a,Tmax呈微上升趋势,降水量则呈显著减少趋势,而通过M-K检验得知滇中平均GSL突变时间约为1988年,1999年后呈显著上升趋势,并具有9 a和25 a的周期变化;(2)滇中地区作物生长期空间上表现出中部高,东西低的分布特征,且GSL上升趋势从中南部向东西部越来越明显,尤其是东北部和西北部均呈现出显著上升的趋势;(3)GSL与无霜日和Tmin表现出极显著正相关性关系,且GSL变化受Tmin影响最为显著。     

农药液滴撞击移动液膜和非对称冠状水花形成机理分析

研究农药液滴在植物表面的撞击规律对于提高农药喷雾效率、促进农业病虫害治理具有重要意义。采用CLSVOF（Coupled level set and volume of fluid）方法建立单液滴撞击水平运动液膜的数值模型，通过分析撞击后液体内部的压力分布、速度分布和涡量云图，验证了运动间断、射流形成和射流顶部末端飞溅机制，揭示了非对称水花形成机理。由计算结果可知，液膜流动产生冠状水花主要体现在两侧射流发展行为不一致、冠基厚度不均匀和两侧射流末端飞溅现象不对称，并且受液膜流动惯性的影响，冠基随着液膜流动发生迁移，当无量纲速度U=0.8、无量纲时间T=3.47时，冠基完全迁移至撞击点右侧；颈部压差机制导致射流形成，射流的发展由液滴的径向运动和射流端部的旋涡共同决定，随着液膜流速的增大(0～0.8)，上游的射流沿水平方向快速生长，下游射流则倾向于垂直向上延伸，两侧射流末端运动速度均增大；液滴径向运动速度和铺展速度之间的速度差决定了射流末端飞溅状态，上游液膜流动方向与液滴铺展方向相反，故上游末端飞溅行为比下游显著。