高温燃气流风洞试验舱压的影响因素研究

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作者 王彪 曹知红 +2 位作者 姜一通 田宁 赵玲 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期173-182,共10页

针对高温燃气流风洞实际试验过程中舱压变化的情况,选取了收集口位置、收集器豁口、主动控制和堵塞比四种不同的影响因素,使用试验和三维CFD (Computational Fluid Dynamics)方法对舱压试验匹配性的影响进行了相关的研究。数值研究与试... 针对高温燃气流风洞实际试验过程中舱压变化的情况,选取了收集口位置、收集器豁口、主动控制和堵塞比四种不同的影响因素,使用试验和三维CFD (Computational Fluid Dynamics)方法对舱压试验匹配性的影响进行了相关的研究。数值研究与试验结果的趋势一致,舱压都随着影响因素数值的增加而升高。依据对舱压的影响程度的差异,这四种因素由大到小依次为堵塞比、主动控制、收集口位置和收集器豁口,计算范围内对舱压变化的最大影响程度分别为345%,271%,139%和18%。这些因素都破坏了溢流与主流引射之间的初始平衡,通过或相当于增加向试验舱内的溢流和减小主流的引射能力来提高舱压。 展开更多

关键词 高温风洞 舱压 收集口 主动控制 阻塞比

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高温风洞收集口对舱压试验匹配性影响的研究

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作者 王彪 曹知红 +2 位作者 李彦良 田宁 赵玲 《导弹与航天运载技术（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第2期80-85,共6页

针对高温燃气流风洞试验中舱压不稳定可能造成试验设施损害的问题,从波系与分离涡之间相互干扰的角度,开展了扩压器的收集口位置和尺寸对舱压试验匹配性影响的机理研究。使用计算流体力学方法对不同收集口位置和尺寸的工况进行了模拟,... 针对高温燃气流风洞试验中舱压不稳定可能造成试验设施损害的问题,从波系与分离涡之间相互干扰的角度,开展了扩压器的收集口位置和尺寸对舱压试验匹配性影响的机理研究。使用计算流体力学方法对不同收集口位置和尺寸的工况进行了模拟,得到了试验舱内的压力分布情况,研究了波系与分离涡之间的相互干扰对试验稳定运行的影响,为收集口的优化设计提供了参考。研究表明,合理的收集口位置和尺寸,能够增强波系与锥身后的分离涡的相互影响,避免分离涡主导收集口,增加主流的通流量,减小舱内溢流及其产生的回流涡的尺度,有利于试验的成功开展。 展开更多

关键词 高温燃气流风洞 扩压器 收集口 舱压 波涡相互干扰

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200 MW燃气流风洞降温水除油技术研究与实践

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作者 曹知红 李彦良 +1 位作者 张凯 田宁 《山西化工》 CAS 2023年第8期70-74,共5页

200 MW燃气流风洞试验后产生数吨含油、含悬浮物污水,针对污水处理技术及设备开展研究,对比了阻截吸附、化学分解、沉淀等多种除油技术,结合风洞系统实际情况选择适宜的除油技术,设计并建成了相应的除油系统。研究发现基于新理念、新材... 200 MW燃气流风洞试验后产生数吨含油、含悬浮物污水,针对污水处理技术及设备开展研究,对比了阻截吸附、化学分解、沉淀等多种除油技术,结合风洞系统实际情况选择适宜的除油技术,设计并建成了相应的除油系统。研究发现基于新理念、新材料开发的阻截吸附除油技术与传统的除油技术有着本质的区别,所采用的HK阻截膜产生的动态选择阻截膜效应能够实现水过油不过。基于阻截吸附技术的除油系统简洁明了、成本低廉、效果突出,与燃气风洞系统或其他类似有除油需求的场景极为贴切。 展开更多

关键词 阻截吸附 油水分离 前置沉淀 燃气流风洞

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燃气流加热器自由射流流场结构数值分析 被引量：2

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作者 田宁 曹知红 +1 位作者 姜一通 李文浩 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2018年第5期101-106,共6页

为了实现高超声速飞行器防热系统地面试验热环境的准确预测,利用燃烧反应方程和CFD-FASTRAN相结合的方法,对自由射流式燃气流加热器流场及球锥表面热环境进行了数值模拟分析。燃烧反应得出的燃气组分可为数值模拟提供混合气体模型。分... 为了实现高超声速飞行器防热系统地面试验热环境的准确预测,利用燃烧反应方程和CFD-FASTRAN相结合的方法,对自由射流式燃气流加热器流场及球锥表面热环境进行了数值模拟分析。燃烧反应得出的燃气组分可为数值模拟提供混合气体模型。分析了锥形喷管和型面喷管出口空流场的波系特点,研究了加热器状态变化对波系的影响,结合波系特点对球锥模型表面的热流分布规律进行了分析。结果显示,数值分析与试验测试符合良好,经过验证的数值模拟方法可以有效预测燃气流流场热环境。 展开更多

关键词 燃气流 自由射流 加热器 流场 数值分析

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锈层对过冷沸腾换热影响的实验及数值研究 被引量：1

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作者 曹知红 李文浩 +2 位作者 李彦良 张喦 田宁 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1076-1083,共8页

针对锈层对过冷沸腾换热冷却效果的影响,本文进行了理论分析、实验研究和仿真校验。首先结合经典的过冷沸腾换热理论,分析了锈层对冷却效果影响最大的几个因素。然后进行了一组夹套内壁生锈和未生锈两种情况下冷却效果的对比实验。实验... 针对锈层对过冷沸腾换热冷却效果的影响,本文进行了理论分析、实验研究和仿真校验。首先结合经典的过冷沸腾换热理论,分析了锈层对冷却效果影响最大的几个因素。然后进行了一组夹套内壁生锈和未生锈两种情况下冷却效果的对比实验。实验发现,内壁生锈造成入口段温度大幅升高,且温升沿流道方向递次减小。接着分析了造成该现象的几大因素,推断锈层影响了流态进而抑制了沸腾换热机制是最主要的因素,并对不同入口流态下管内沸腾换热进行数值仿真,校验了上述分析结果。最后,根据研究结论,对过冷沸腾换热中易生锈或类似的粗糙内壁槽道的设计方法提出了建议。 展开更多

关键词 过冷沸腾换热 锈层 沸腾起始点(ONB) 实验研究 仿真校验

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高温燃气流风洞非稳态运行过程实验和数值模拟研究

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作者 曹知红 费一尘 +2 位作者 周越梅 李红亮 田宁 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期380-388,共9页

针对热考核用高温燃气流风洞运行过程中的非稳态过程开展研究,采用风洞实验与数值计算相结合的方法研究了风洞整体起动、扩压器背压抬升、关机三种过程中喷管、实验舱和扩压器内瞬态流动特性。通过数值计算能较好地复现上述瞬态现象,借... 针对热考核用高温燃气流风洞运行过程中的非稳态过程开展研究,采用风洞实验与数值计算相结合的方法研究了风洞整体起动、扩压器背压抬升、关机三种过程中喷管、实验舱和扩压器内瞬态流动特性。通过数值计算能较好地复现上述瞬态现象,借助数值计算能合理地解释试验现象产生的原因,且捕捉到实验中无法观测到的现象,评估得到该风洞扩压器的抗反压裕度在10kPa以上。因此,数值方法是研究大型燃气风洞瞬态流动特性最重要的辅助手段。该研究可为类似风洞运行调试提供借鉴,并为风洞实际运行提供数据支撑。 展开更多

关键词 非稳态运行过程 风洞起动 风洞关机 扩压器 背压

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网络通信技术在燃气流超声速风洞测控系统中应用研究

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作者 张凯 曹知红 +2 位作者 夏吝时 宋文潇 齐斌 《计算机测量与控制》 2019年第4期10-13,共4页

燃气流超声速风洞测控系统主要由总控指挥调度系统、各测控分系统、数据库系统等组成,为了实现试验过程中各系统之间的大量数据交互,运用了端到端网络流数据传输技术、网络共享变量技术、OPC技术、NTP网络授时技术等一系列网络通信技术... 燃气流超声速风洞测控系统主要由总控指挥调度系统、各测控分系统、数据库系统等组成,为了实现试验过程中各系统之间的大量数据交互,运用了端到端网络流数据传输技术、网络共享变量技术、OPC技术、NTP网络授时技术等一系列网络通信技术,实现了风洞系统的分布式运行控制及数据实时存储、数据集中显示、数据集中管理、多系统数据对时同步等功能,提高了数据传输的效率与可靠性,并且已经应用到风洞试验中,达到了预期效果。 展开更多

关键词 超声速风洞 分布式 数据采集 LABVIEW OPC

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大规模风洞动力集群智能控制系统研究 被引量：2

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作者 李彦良 宋文潇 +3 位作者 黄凯 曹知红 张凯 李红卫 《测控技术》 2022年第12期94-100,共7页

某风洞采用基于大流量真空泵的连续抽吸式排气系统,与风洞中常见的小流量真空泵加大容积真空容器构成的暂冲工排气系统具有显著的不同。由于真空泵功率较大,而所在地供电能力不足,因此该系统使用多台船用中速柴油机构成的大规模动力集... 某风洞采用基于大流量真空泵的连续抽吸式排气系统,与风洞中常见的小流量真空泵加大容积真空容器构成的暂冲工排气系统具有显著的不同。由于真空泵功率较大,而所在地供电能力不足,因此该系统使用多台船用中速柴油机构成的大规模动力集群驱动真空泵。相比电动机动力,柴油机动力集群的控制更为复杂。根据这一动力集群的控制需求,研究了基于PLC硬件和Profibus-DP总线的分布式智能控制系统。通过分析柴油机动力集群的特点,确定了控制系统架构和基本运行逻辑。通过分析单台机组的特点,建立了分布式控制系统中各子站的硬件架构和控制逻辑,并通过实验对其效果进行了验证,根据实验结果对控制逻辑进行了修正。此外还在系统中实现了机组故障的实时监控和分级自动/人工处理。最终所研究的系统实现了大规模柴油机动力集群的高度自动化操作、机组运行工况的稳定控制和设备故障的智能诊断和处理。该系统的研究简化了某风洞真空系统的操作难度,提高了运行可靠性,并实现了无顾虑操作。 展开更多

关键词 柴油机集群 运行控制 故障诊断 风洞 真空系统

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偏心圆环中对流换热的耗散粒子动力学研究 被引量：1

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作者 曹知红 罗康 +1 位作者 易红亮 谈和平 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1840-1844,共5页

能量守恒的耗散粒子动力学(eDPD)对复杂流动问题的模拟有着先天的优势。本文将eDPD方法应用于偏心圆环中气体的对流换热问题的模拟。首先模拟了因圆环旋转引起的强迫对流换热问题。然后,引入Boussinesq假设,模拟了自然对流换热问题。最... 能量守恒的耗散粒子动力学(eDPD)对复杂流动问题的模拟有着先天的优势。本文将eDPD方法应用于偏心圆环中气体的对流换热问题的模拟。首先模拟了因圆环旋转引起的强迫对流换热问题。然后,引入Boussinesq假设,模拟了自然对流换热问题。最后,模拟了混合对流问题。得到了温度场和流场等数据,并将结果和有限体积法模拟得到的结果或实验数据进行了比较。结果表明,DPD能有效地模拟复杂形状内的对流换热问题,并且精度很高。 展开更多

关键词 耗散粒子动力学 对流换热 混合流动 偏心圆环

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耗散粒子动力学中施加无滑移边界条件的新方法 被引量：1

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作者 曹知红 肖自锋 +1 位作者 易红亮 谈和平 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期148-151,共4页

在耗散粒子动力学(DPD)中施加无滑移边界条件是较困难的,本文提出了一种新的处理方法来实现无滑移边界条件.通过选取合适的壁面与流体粒子之间的保守力系数可以控制近壁面区的粒子数,从而可以使密度波动降低至极小值,实现无滑移边界条件... 在耗散粒子动力学(DPD)中施加无滑移边界条件是较困难的,本文提出了一种新的处理方法来实现无滑移边界条件.通过选取合适的壁面与流体粒子之间的保守力系数可以控制近壁面区的粒子数,从而可以使密度波动降低至极小值,实现无滑移边界条件.通过该方法模拟泊肃叶流动求得的流体性质与通过使用Lees-Edwards边界条件模拟剪切流动所求得的流体性质一致,证明了该方法的可靠性. 展开更多

关键词 耗散粒子动力学 无滑移边界条件 保守力系数

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大温差高速燃气喷水冷却器喷嘴阵列设计 被引量：2

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作者 李彦良 张喦 +2 位作者 曹知红 姜一通 田宁 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1102-1109,共8页

喷水冷却器用于某高温燃气流风洞,其功能为将温度3600 K,流量1100 m^3/s,入口流速120 m/s的大流量高温高速燃气降温至673 K。冷却器采用直接喷淋设计,以雾化喷嘴阵列将水喷入燃气流场中,利用水的汽化潜热冷却燃气。本文主要讨论了喷嘴... 喷水冷却器用于某高温燃气流风洞,其功能为将温度3600 K,流量1100 m^3/s,入口流速120 m/s的大流量高温高速燃气降温至673 K。冷却器采用直接喷淋设计,以雾化喷嘴阵列将水喷入燃气流场中,利用水的汽化潜热冷却燃气。本文主要讨论了喷嘴阵列的设计。采用数值仿真方法,基于DPM(离散相)模型,对燃气冷却器内部的两相流动、传热和传质情况进行了数值模拟。应用该模拟方法,首先研究了影响冷却器内流场的关键因素;而后经过多方案迭代设计,得出了可行的喷嘴阵列构型;最后进行了喷嘴阵列性能实验,对该构型下冷却器的性能进行了验证,结果优于设计指标。以上述工作为基础,本文还提出了一些冷却器用喷嘴阵列的设计方法。 展开更多

关键词 相变 冷却 数值计算 DPM 喷嘴阵列

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剪切力驱动下混合对流问题的介观模拟

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作者 罗小平 曹知红 +1 位作者 易红亮 谈和平 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1057-1062,共6页

本文采用能量守恒耗散粒子动力学(eDPD)方法研究了内含椭圆热源的封闭方腔内的对流换热问题。提出一种处理曲面边界和移动边界的新方法,模拟了剪切力驱动的混合对流换热问题以及椭圆热源被迫旋转引起的混合对流换热问题,分析了剪切力方... 本文采用能量守恒耗散粒子动力学(eDPD)方法研究了内含椭圆热源的封闭方腔内的对流换热问题。提出一种处理曲面边界和移动边界的新方法,模拟了剪切力驱动的混合对流换热问题以及椭圆热源被迫旋转引起的混合对流换热问题,分析了剪切力方向、理查森数Ri和椭圆被迫旋转对混合对流换热特性的影响,并且得到了不同条件下的流线图和等温线图。研究结果表明,横向剪切时Ri数对方腔内的传热影响并不显著而纵向剪切时Ri对方腔内的流动与传热的影响非常明显;椭圆热源被迫旋转给流场带来扰动,使等温线发生扭曲,但是整个流场的结构没有发生根本性的改变。 展开更多

关键词 耗散粒子动力学 混合对流 封闭方腔 介观模拟

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