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微米级沟槽表面薄膜的制备及减阻性能研究 被引量:4
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作者 封贝贝 汪家道 陈大融 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1173-1176,共4页
采用轮毂热压工艺,制备一种表面有规则微米级沟槽结构的薄膜。利用白光干涉表面形貌仪对薄膜表面形貌检测,结果表明采用此工艺制备的薄膜可获得形貌构型可控的微米级沟槽结构。通过热压轮毂形状参数,控制微米沟槽形貌构型。经航天部FD0... 采用轮毂热压工艺,制备一种表面有规则微米级沟槽结构的薄膜。利用白光干涉表面形貌仪对薄膜表面形貌检测,结果表明采用此工艺制备的薄膜可获得形貌构型可控的微米级沟槽结构。通过热压轮毂形状参数,控制微米沟槽形貌构型。经航天部FD06风洞的测试,证实微米级沟槽表面薄膜在高速空气流中,诱发二阶涡流,显著降低固汽界面间剪切作用和摩擦阻力,具有显著的减阻效果。 展开更多
关键词 沟槽薄膜 微米结构 减阻
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起伏强度和周期对自然循环流动特性的影响 被引量:2
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作者 封贝贝 杨星团 姜胜耀 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期448-451,共4页
为了研究起伏运动对自然循环流动特性的影响,针对以5 MW低温核供热堆(NHR)为基础建立的自然循环试验回路,自行开发计算程序研究起伏强度和周期对自然循环流动波动、加热段出口过冷度以及换热器二次侧出口过冷度的影响。建立数学模型,坐... 为了研究起伏运动对自然循环流动特性的影响,针对以5 MW低温核供热堆(NHR)为基础建立的自然循环试验回路,自行开发计算程序研究起伏强度和周期对自然循环流动波动、加热段出口过冷度以及换热器二次侧出口过冷度的影响。建立数学模型,坐标系固定于试验本体上,采用流体相对速度,将起伏条件下自然循环问题转化为非惯性参考系问题,考虑起伏运动引入附加力对自然循环的影响,在重力g的前面乘一个随时间变化的系数(1-k·sin(ωdt))。计算结果表明:起伏强度k越大,流量和温度波动越大;起伏周期T越大,流量波动越大且呈现出明显的非线性波动,大周期的起伏运动可能造成加热段出口出现饱和甚至沸腾的情况。对起伏运动影响自然循环机理的分析表明:起伏引入的附加作用力和重力一起构成一个交变力场,在有密度差的情况下形成自然循环驱动力,从而引起自然循环流动。 展开更多
关键词 起伏运动 起伏强度 周期 自然循环 过冷度 流量波动 影响机理
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仿羽毛沟槽薄膜减阻机理分析 被引量:1
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作者 封贝贝 汪家道 +2 位作者 陈大融 刘志勇 姜胜耀 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1-4,共4页
根据鸟类飞羽/尾羽表面的沟槽形貌特征,采用轮毂热压工艺制备一种仿生沟槽薄膜,经风洞实验证实仿生薄膜具有显著的减小表面摩擦阻力的作用。本文通过建立数值模型对比光滑表面和沟槽表面对表面摩擦阻力的影响,揭示了沟槽内诱发的微漩涡... 根据鸟类飞羽/尾羽表面的沟槽形貌特征,采用轮毂热压工艺制备一种仿生沟槽薄膜,经风洞实验证实仿生薄膜具有显著的减小表面摩擦阻力的作用。本文通过建立数值模型对比光滑表面和沟槽表面对表面摩擦阻力的影响,揭示了沟槽内诱发的微漩涡是导致仿生薄膜减阻的主要原因,并分析了壁面剪切率和压力分布随流场马赫数的变化规律。结果表明,粘性摩擦阻力的降低和压差阻力的增大是影响仿生沟槽薄膜减阻效果的一对矛盾关系,通过沟槽形貌特征的优化抑制压差阻力的增加可显著提高仿生薄膜的减阻效果。 展开更多
关键词 仿生薄膜 减阻机理 数值计算 沟槽形貌特征
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弯径比对HTR-10内90°弯头中氦气流动特性的影响
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作者 封贝贝 王世明 +2 位作者 任成 杨星团 姜胜耀 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1438-1442,共5页
10 MW高温气冷堆(HTR-10)直接利用蒸汽发生器内的90°弯头结构对氦气流量进行测量,为了保证反应堆的安全性与经济性,结合实验和数值模拟的方法研究了不同弯径比条件下90°弯头内流体流动特性。依据弯头内、外弧面压力分布的实... 10 MW高温气冷堆(HTR-10)直接利用蒸汽发生器内的90°弯头结构对氦气流量进行测量,为了保证反应堆的安全性与经济性,结合实验和数值模拟的方法研究了不同弯径比条件下90°弯头内流体流动特性。依据弯头内、外弧面压力分布的实验结果对CFD计算模型的可信性进行了验证,并针对高温气冷堆蒸汽发生器内的工况,计算了不同弯径比条件下90°弯头处氦气的流动特性。对比实验结果和CFD模拟结果可发现,当管道直径一定时,弯头内、外弧面的压力呈现明显的不均匀分布现象,弯径比越小,内、外弧面的压差越大,压力分布的变化速率也越快。对于相同弯曲角度处截面上的压力分布来说,弯径比越小,压力分布的变化速率越大。 展开更多
关键词 10 MW高温气冷堆 90°弯头 弯径比 数值模拟 氦气 流动特性
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沟槽形貌构型对仿生薄膜减阻特性的影响
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作者 封贝贝 陈大融 +1 位作者 刘志勇 姜胜耀 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期173-175,共3页
为了提高仿飞羽/尾羽沟槽薄膜的减阻性能,通过计算流体力学(CFD)研究沟槽形貌构型参数(d、α、γ)对壁面压力分布、压差阻力系数以及摩擦力的影响。研究结果表明,当Ma<1时,沟槽形貌构型参数对壁面受力有显著的影响;特别是,对高压区... 为了提高仿飞羽/尾羽沟槽薄膜的减阻性能,通过计算流体力学(CFD)研究沟槽形貌构型参数(d、α、γ)对壁面压力分布、压差阻力系数以及摩擦力的影响。研究结果表明,当Ma<1时,沟槽形貌构型参数对壁面受力有显著的影响;特别是,对高压区和低压区中心压力以及随之产生的压差阻力的影响最为明显。当外部流场速度Ma恒定时,存在最优的沟槽形貌构型(d_0、α_0、γ_0)使仿生沟槽薄膜减阻率最大。 展开更多
关键词 压差阻力 仿生材料 减阻 微漩涡
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零功率摇摆条件下自然循环试验回路中流动规律实验研究
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作者 封贝贝 杨星团 +1 位作者 刘志勇 姜胜耀 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2243-2249,共7页
以清华大学研发的多用途小型堆NHR为基础,建立全尺寸、全参数1∶1自然循环试验回路研究零功率摇摆条件下自然循环的流动规律。通过分析几组不同摇摆运动下的实验结果,探讨了单自由度摇摆运动摆角幅值ψm和摇摆周期T对自然循环速度的影响... 以清华大学研发的多用途小型堆NHR为基础,建立全尺寸、全参数1∶1自然循环试验回路研究零功率摇摆条件下自然循环的流动规律。通过分析几组不同摇摆运动下的实验结果,探讨了单自由度摇摆运动摆角幅值ψm和摇摆周期T对自然循环速度的影响,并给出自然循环流速波幅Vo和摇摆运动参数ψm与T之间的线性关系。研究结果表明:ψm对加热段两侧流速影响最为显著,Vo随ψm的变大而增大且两侧流速波动相位相差90°;Vo随T的增大而减小,流速波动相位差与T无关;在零功率摇摆条件下,流速波幅的平方V2o与ψm、频率平方w2d及当量摇摆半径Req的乘积呈线性关系。 展开更多
关键词 零功率 自然循环 海洋条件 实验研究
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10MW高温气冷堆90°弯头内氦气流动特性分析 被引量:2
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作者 王世明 封贝贝 +2 位作者 任成 杨星团 姜胜耀 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期634-639,共6页
为了在10MW高温气冷堆中引入弯头传感器,通过实验和数值模拟的方法对90°弯头内流体的流动特性进行了研究,以实验获得的弯头内弧面和外弧面上的压力分布数据来对CFD模型计算的可信性进行评估,并应用验证后的CFD模型对高温气冷堆蒸... 为了在10MW高温气冷堆中引入弯头传感器,通过实验和数值模拟的方法对90°弯头内流体的流动特性进行了研究,以实验获得的弯头内弧面和外弧面上的压力分布数据来对CFD模型计算的可信性进行评估,并应用验证后的CFD模型对高温气冷堆蒸汽发生器内90°弯头处氦气的流动特性进行数值模拟。通过对比实验数据和CFD模拟结果发现,实验结果与数值模拟结果基本趋于一致,90°弯头内、外弧面的压力呈现明显的不均匀分布现象,在弯曲角度α=30°-50°之间,内、外弧面的压力差达到最大值并持续保持一段位置,k-ω模型能用于预测10 MW高温气冷堆蒸汽发生器内90°弯头处氦气的流动特性。 展开更多
关键词 10 MW高温气冷堆 90°弯头 数值模拟 氦气
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Drag Reducing and Increasing Mechanism on Triangular Riblet Surface 被引量:1
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作者 封贝贝 陈大融 +1 位作者 汪家道 杨星团 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI 2014年第1期78-84,共7页
Drag reducing and increasing mechanism on riblet surface has been studied through computational fluid dynamics(CFD).Drag reduction is achieved through the optimization of riblet geometry which would affect flow struct... Drag reducing and increasing mechanism on riblet surface has been studied through computational fluid dynamics(CFD).Drag reduction is achieved through the optimization of riblet geometry which would affect flow structure inside riblet grooves.Force and flow structure on riblet surface are analyzed and compared with those of smooth surface based on the k-εturbulence model.Drag reducing and increasing mechanism is proved to be related to microvortexes induced inside riblets which lead to Reynolds shear stress reduction significantly and is considered to be the dominant factor resulting in wall friction reduction.Simulation results also show that the pressure drag generating from the deviation of static pressure on the front and rear ends of riblets occurs and grows exponentially with Mach number,which can cause drag increasing.Furthermore,near-wall vortical structures,Reynolds shear stress and static pressure on riblet surfaces are also analyzed in detail. 展开更多
关键词 riblet surface k-ε turbulence model drag reduction
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亚音速飞行器壁面沟槽减阻研究与应用 被引量:16
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作者 封贝贝 陈大融 汪家道 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期967-972,共6页
固/气界面间强烈的剪切作用是亚音速飞行器壁面摩擦阻力产生的主要原因。该文基于k-ε湍流模型及动态网格划分技术,研究沟槽内微漩涡流动特性、沟槽结构对表面受力影响及沟槽内局部压力场及压差阻力的产生原因;以壁面阻力系数为计算目标... 固/气界面间强烈的剪切作用是亚音速飞行器壁面摩擦阻力产生的主要原因。该文基于k-ε湍流模型及动态网格划分技术,研究沟槽内微漩涡流动特性、沟槽结构对表面受力影响及沟槽内局部压力场及压差阻力的产生原因;以壁面阻力系数为计算目标,对沟槽形貌构型优化,获取亚音速飞行时具有最佳减阻效果的壁面沟槽形貌构型参数。在中国航天某研究院FD06风洞进行试验,试验结果表明:亚音速飞行器壁面沟槽结构可显著降低壁面阻力系数。Ma=0.4时,壁面摩擦阻力由1.7N降低为0.908N,减阻率为45.57%;Ma=0.8时,减阻率为13.5%;Ma=0.9时,减阻率为18.4%。 展开更多
关键词 风洞试验 减阻 沟槽 微漩涡 压差阻力
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头部形状对超声速飞行器力学性能影响分析 被引量:4
10
作者 封贝贝 陈大融 +1 位作者 汪家道 杨星团 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2012年第6期537-540,共4页
飞行器超声速飞行时,头部会产生强烈激波及激波阻力,对飞行器力学性能产生较大影响,阻碍飞行器提高飞行速度和增大飞行距离,产生额外能源消耗。系统研究头部形状对超声速飞行器力学性能的影响,采用5种不同的头部形状研究了超声速飞行器... 飞行器超声速飞行时,头部会产生强烈激波及激波阻力,对飞行器力学性能产生较大影响,阻碍飞行器提高飞行速度和增大飞行距离,产生额外能源消耗。系统研究头部形状对超声速飞行器力学性能的影响,采用5种不同的头部形状研究了超声速飞行器在Ma=2.0和Ma=4.0飞行时的力学性能,以及激波阻力和特性。试验结果表明:通过头部形状优化设计,可显著降低激波阻力;弹头长宽比是影响飞行器力学性能最显著的因素,母线形状次之。通过风洞纹影系统分析了头部形状对激波角及激波阻力的影响,结果表明,激波角越小,激波阻力越小。 展开更多
关键词 飞行力学 形状优化 减阻 超声速飞行器 风洞试验
原文传递
沟槽姿态倾角对二阶涡流特性的影响 被引量:2
11
作者 封贝贝 陈大融 汪家道 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1611-1615,共5页
基于k-ε湍流模型,提出一种简单精确的计算沟槽表面二阶涡流特性的数值计算方法,研究了-15°、0°、15°3种不同沟槽姿态倾角对二阶涡流静压及速度分布特性的影响。结果表明:高压区中心压力在姿态倾角0°时最大;低压区... 基于k-ε湍流模型,提出一种简单精确的计算沟槽表面二阶涡流特性的数值计算方法,研究了-15°、0°、15°3种不同沟槽姿态倾角对二阶涡流静压及速度分布特性的影响。结果表明:高压区中心压力在姿态倾角0°时最大;低压区中心压力在-15°时最小;当沟槽姿态倾角为0°时,因高压区与低压区压力差造成的压差阻力最小。沟槽迎风面较陡时,在二阶涡流湍流边界层造成强烈的扰动是该区域产生强烈高压的主要原因。 展开更多
关键词 微漩涡 涡流特性 减阻 k-ε湍流模型
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