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关键词： 含锆废盐   四氯化锆   综合利用   表面张力   粘度  

摘要： 将电熔脱硅锆加碳(石油焦)氯化后所得粗ZrCl用熔盐Na Cl-KCl提纯。提纯过程中,粗Zr Cl中的杂质Fe Cl、Al Cl及原料中的Zr O、C随气态Zr Cl带入提纯炉,导致熔盐体系物化性质恶化,提纯反应无法顺利进行。针对这一现状,工业上通常将一部分恶化的废盐排出并向其中添加新的熔盐,但此方法不仅造成锆元素的大量流失,同时污染环境。因此开展熔盐物化性质恶化机理、废盐处理及应用研究,不仅可以从源头减少废盐排放,同时有助于含锆废盐的资源化综合利用。本论文采用SEM、XRF、XRD对提纯粗ZrCl过程中夹杂物在熔盐中的存在状态和分布进行了研究,分别采用旋转法、阿基米德原理、拉筒法测定并研究主要夹杂物对Na Cl-KCl高温熔盐的粘度(η)、密度(r)、表面张力(s)的影响,同时使用润湿性测定仪考察Zr O和石油焦与熔盐的润湿性,以探究熔盐体系物化性质的恶化机理;并对含锆废盐的处理及应用进行了系统研究。具体内容如下:(1)对粗ZrCl和含锆废盐进行物化性质测定发现,Fe和Al主要富集于废盐中并与熔盐发生化学反应,此外,废盐中含有大量Zr O和C。Zr O主要沉积在熔盐底部,C漂浮在熔盐表层,Fe Cl和Al Cl在熔盐中分布较分散。(2)研究了主要夹杂物对NaCl-KCl熔盐体系物化性质影响。随Zr O含量的增加熔盐体系的η逐渐增加,r和s呈现非规律性变化;温度对r和η的影响较小,且s与温度成反比关系;Zr O与熔盐体系的润湿性良好。随C含量的增加,熔盐体系的s减小,但r和η逐渐增大;温度对r和η的影响较小,且s与温度成反比关系;C与熔盐基本不润湿。向熔盐中分别添加少量Fe Cl和Al Cl,将使熔盐体系的η增大,不利于Zr Cl的挥发。(3)ZrO和C在熔盐中不参与反应,但因在熔盐中富集而影响Zr Cl提纯,Fe Cl和Al Cl与熔盐反应生成体积相对较大的复盐,使熔盐粘度增大,阻碍Zr Cl挥发。(4)主要采用水浸-焙烧工艺处理含锆废盐,利用响应曲面优化法优化水浸工艺知:当液固比8:1 m L/g,搅拌时间60 min,浸出次数为3次时,氧化锆的含量为95.2%。经焙烧后可得纯度为96%的纳米Zr O,且脱碳效果明显。将提取的纳米Zr O应用于焊剂中,有效增加焊接接头韧性。

关键词： 磁化水   表面张力   沸腾换热   沸腾气泡   强化沸腾传热  

摘要： 作为世界第一人口国,随着全球范围内能源消耗形势的变化,我国不断地面对着新的能源挑战,对节能减排和环境保护的需求日益提高,故而亟须研发各种更加可靠同时高效的换热强化方法。沸腾作为一种常见的高效换热方式,可以利用液态工质汽化时吸收大量的相变潜热,尤其适合某些热流密度比较高的换热场合。水作为自然界较容易获取的物质,也是沸腾换热设备最常用的工质,学术界对其沸腾换热的特性和机理进行了长期广泛的研究,目前对水的沸腾换热强化方法主要分为两种,一种是采用水基SFC溶液,另一种通过向水中添加纳米颗粒形成纳米流体,基本原理都是通过降低工质的表面张力来强化其沸腾换热特性,但这两种方法都会影响原有的工质构成,纳米流体还会提高后期维护成本。经过实验探究表明,磁场可以降低水的表面张力,本文利用多种实验仪器,系统的探究了磁场对水的表面张力的影响规律,并将通过磁化得到的磁化水(Magnetized Water,简称MW)作为沸腾工质进行沸腾换热实验,探究磁化对水的沸腾换热特性的影响。首先,作者介绍了现有的针对水的沸腾换热强化方法,主要分为在水中添加SFC得到溶液和添加纳米颗粒形成纳米流体两种,但SFC种类繁多,且对于水的沸腾换热特性的改变并不都是有利的,而纳米流体方法则由于纳米流体的稳定性问题,虽然研究较多,但仍然无法避免纳米颗粒的团聚沉积所带来的的设备损耗维护问题。其次,利用电磁发生设备产生磁化水后,利用表面张力系数测量仪,较为系统详细地探究了磁场对水的表面张力系数的影响规律,并得到了各个磁场强度及磁化时长下的最佳组合,找到了最佳磁化点,发现在300 mT的磁场中磁化15 min后,磁化水的表面张力系数降幅最大,降幅约25%。然后作者进行了磁化水的池沸腾实验,发现无论是在后壁面提供热流进行沸腾还是在底壁面提供热流进行沸腾,磁化水都会产生比未磁化水更多的沸腾气泡,具有更好的沸腾换热效果,说明磁化对水的沸腾换热是具有一定强化效果的。此外,相比较于未磁化水,磁化水在气泡产生和完全脱离形成剧烈沸腾时所需的热流密度比未磁化水低,磁化水可以在更低的热流密度时发生沸腾,沸腾发生提前,这将利于更早的开始热量传递,在实际的沸腾换热设备中具有重要意义。

关键词： 不可压Navier-Stokes方程   稳定性分析   增广混合有限元方法   电中性微流体系统   修正特征有限元方法   最优误差估计  

摘要： 本文主要研究非定常不可压Navier-Stokes方程的增广混合有限元方法和电中性微流体的修正特征有限元方法的稳定性.在前两章,本文分别给出了流体力学方程和有限元方法的研究进展,以及一些预备知识.第三章主要介绍和分析了非定常不可压Navier-Stokes问题的增广混合有限元方法.基于拟应力张量公式,我们给出了非定常不可压Navier-Stokes方程的变分格式,并且证明了其适定性.然后对变分格式进行了空间离散,得到离散问题的适定性和误差估计.第四章中,主要研究了电中性微流体基于修正特征有限元方法的数值方法.为了处理方程的非线性项,我们使用修正后的特征线法处理时间导数项和对流项,将非线性项线性化.然后,我们给出了相应的无条件稳定性和最优误差估计.最后,我们给出了数值分析,结果表明了此方法的有效性.

关键词： 点胶性能   控制系统   实验分析   超微量点胶  

摘要： 在微装配工程中,随着微电子技术的快速发展,工件的尺寸逐渐微型化,装配空间也越来越狭小,对于流体点胶技术提出了更高的要求,在保证效率和精度的前提下还需要更小的胶滴体积,一般在pL-fL之间,常规的点胶方法已经不再适合。综合目前常见点胶方法的特点,并不适用在微装配工程中,不能满足微装配工程的工艺需求,因此本文提出一种能够自动化作业,用于微尺寸制造的超微量点胶方法,能够完成fL-pL范围内的精密胶液分配工作。该方法采用钨针作为移液针,毛细管作为储胶管,通过设计的控制系统,驱动移液针实现指定位置的微小胶液精密分配工作。本文介绍了点胶技术在国内外的研究和发展现状,然后从流体本身出发,对流体的流变特性和受力进行分析。将点胶过程分成4个阶段,分别对各个阶段种的胶液受力进行数学建模,通过模型总结出影响点胶结果的各种因素。设计并研制了超微量点胶系统,并且以此为基础,设计了Labview和PLC相结合的自动控制系统,该系统能够实现在X Y Z三轴联动的超精密点胶实验。搭建了超精密点胶综合实验平台,对实验关键零部件的加工和选取进行了详细介绍,其中包括移液针的制备、储胶管的选择及间隙的确定方法、胶斑三维观测的处理方法。通过理论分析总结出影响点胶结果的主要因素,针对这些因素进行单因素实验,其中包括调节移液针直径、点胶速度、停留时间、接触距离等参数,并探究了不同点胶面材料对点胶结果的影响,总结了以上因素对点胶结果的影响规律。通过设计正交方案进行实验,对影响点胶结果的影响因素进行了主次排序。通过本文设计的超精密点胶自动控制系统,进行了基于自动点胶系统进行的综合应用实验,通过编程,对指定位置进行点胶工作。其中包括自动化点胶平面图形绘制的应用、自动化点胶3D立体点胶实验、微型小孔的灌胶实验。经实验结果分析表明,移液针直径、停留时间、点胶速度、接触距离等因素会都会对胶滴体积产生影响。在以四种材料作为点胶面的点胶实验中,胶滴直径由大到小的变化顺序为:PC、石英玻片、PTFE、PCB。通过正交实验得出移液针直径相比于其他因素为最主要的影响因素。在基于自动点胶系统进行的综合应用实验中,最小胶滴直径达到9.4μm,体积为24.468 fL,胶滴具有较好的均一性和位置精度,达到了实验的预期要求,实现了超精密自动化点胶。

关键词： 表面张力   固液界面   浸润性   流体定向传输   微纳加工  

摘要： 自然生物独特的表面浸润性为人造超润湿性仿生表面的制备提供了新思路。近年来,研究者从生物表面浸润性机理出发,逐步揭示出了固液界面浸润性的影响因素,结合现代微纳制备工艺,成功开发了多种仿生超浸润性表面,并初步探索了其在各个领域的潜在应用。基于此,可实现界面液体定向传输的超润湿性表面在水雾收集,油水分离,微流控,电能采集,增强传热和传感器等方面都展示出了独特的优势。然而,在各种不同的界面液体动态操控形式中,对固液界面的动态相互作用机理的认识还不够深入。由此引发的,涉及界面上液体定向传输中的液滴极限驱动效率,浸润性调控新策略,界面液体定向传输新应用等诸多问题仍然有待进一步解决。针对上述问题,本文根据影响固液界面浸润性的三个因素—外场介入,表面能改性和微纳结构,利用相应的浸润性调控方法,分别制备了三种能实现液体定向传输的功能表面,重点研究了不同方式中的流体定向传输机理和界面上流体操控规律,实现了基于介电润湿调控的极限效率液滴驱动,提出了利用织物表面能改性,通过机械拉伸调控浸润性的新策略,探索了基于微结构浸润性调控的自吸式界面太阳能蒸发器的新应用。主要研究成果归纳如下:(1)通过介电润湿浸润性调控,制备了一种利用电场驱动的液滴定向传输器件。单极板数字微流控芯片是一类开放式的液滴操控芯片,具有进样取样方便和表面污染易于清理等诸多优点,但却存在驱动效率较低、液滴操控不够稳定等问题。本文基于介电润湿动态行为的研究与分析,通过构建数学模型,实现对液滴驱动性能的定量评估。在理论上,计算出相邻电极上外界电压施加的最佳时间间隔,最大限度的提升了液滴驱动效率。实验上,通过搭建液滴驱动的系统平台,实现了液滴在不同路径上的连续定向传输和液滴的载物传输,展示了极好的液滴连续定向操控稳定性。本工作为提升单极板数字微流控芯片上液滴驱动效率提供了新方法,对提升液滴的驱动效率和操控稳定性具有重要意义。(2)利用织物表面能改性,通过机械拉伸进行浸润性调控,制备了一种可调谐的油水分离膜。针对当前油水分离速度无法动态调谐、油水分离膜堵塞失效等实际问题,本文提出对可拉伸织物进行表面能改性,制备出了具有不同超浸润性的可拉伸油水分离膜,实现轻油(ρ>ρ)和水与重油(ρ<ρ)和水的分离。在此基础上,细致研究了织物衬底拉伸对浸润性和液体定向穿透的影响规律。在油水分离应用中,通过织物拉伸改变分离膜表面结构周期和孔径尺寸,不仅实现了油水分离速度的调谐,还实现了固体杂质堵塞物的自疏通性能,这对油水分离效率的提升和实际工程应用意义重大。(3)通过微结构进行浸润性调控,制备了一种具有水定向自输运功能的结构化表面太阳能蒸发器。基于多孔材料的界面太阳能蒸发器面临受热面积小、水供给不足和积盐堵塞等问题,难以实现工程应用。本文基于微结构浸润性调控,制备了一种结构化流体定向传输表面,用于太阳能蒸发器的研制。通过3D打印和软光刻技术构建了具有各向异性的倒金字塔形PDMS微凹槽阵列(离散的各向异性)的表面,并通过在PDMS材料中掺杂石墨烯粉赋予其优异的光热性能。利用这种方法制备的太阳能蒸发器,不仅实现了自吸式的水定向传输,保证了充足的水供给,还可以实现高效的光热转化。基于结构化表面的太阳能蒸发器展现了优异的海水脱盐净化效果和酸性污水净化能力。该方法对界面太阳能蒸发技术的大规模应用具有重要的推动作用。

关键词： 密度   粘度   表面张力   离子液体  

摘要： 吸收式热泵可以对低品位能源进行转换,得到所需要的高品位能源。热泵对能源的再利用,工业废热的回收以及对环境的保护都具有重要意义。而对热泵工作效率影响最大的因素则是吸收制冷工质对,由于常用的两种工质对NH/HO和Li Br/HO都有一定的缺陷,因此,寻找新型的制冷工质对成为近年的研究热点。离子液体作为一种新型绿色溶剂,由于其具有蒸汽压较低、稳定性高、可设计性等优点,近年来备受关注。鉴于离子液体的优越性,本文测量了溴化锂(Li Br)水溶液、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][OAC])、1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐([BMIM][SCN])、1-乙基-3-甲基咪唑溴盐([CMIM]Br)、1-丙基-3-甲基咪唑溴盐([CMIM]Br)和1-丁基-3-甲基咪唑溴盐([CMIM]Br)5种离子液体水溶液的密度、粘度及表面张力,并对测量结果进行了分析与计算。常压下,采用电子密度仪与乌氏粘度计分别测量了303.15-343.15 K温度范围内上述六种二元混合水溶液的密度值和粘度值;采用全自动表面张力仪在283.15-323.15 K温度下测量了上述溶液的表面张力值。首先,利用卡尔费休仪测量了离子液体的水分,根据实验要求,每次测量离子液体物性前,用旋转蒸发仪将离子液体进行干燥去除水分,离子液体经干燥处理后可用于热物性数据的测量。密度测量实验结果表明,随着温度逐渐升高,溴化锂及离子液体体系的密度值线性减少,而且,阴离子相同时,咪唑环上碳原子数量越多,密度值越小;最后,利用密度数据计算了混合体系的摩尔体积与过量摩尔体积,发现密度数据关联较好。粘度测量实验结果表明,体系的粘度随温度升高而降低,本文所研究的离子液体的粘度远大于水与溴化锂的粘度,另外,随着咪唑环上碳原子数量的增加,粘度也逐渐变大;用粘度模型对粘度实验数据进行了关联,且关联结果较好。最后根据粘度数据计算了不同体系的能量势垒(E),讨论了混合流体中粒子的迁移能力。表面张力的研究结果发现,混合体系的表面张力值与温度成反比,即温度越高时表面张力越小,离子液体的表面张力低于溴化锂的表面张力;离子液体混合物的表面张力随着咪唑环上碳原子个数的增加而下降;根据表面张力数据计算了离子液体体系的表面熵与表面焓,由熵和焓值分析比较了几种离子液体的表面有序性。本文研究了溴化锂及5种离子液体的热物性,丰富了溴化锂及离子液体的物性研究数据,为溴化锂及离子液体的应用与开发奠定了一定的基础。

关键词： 卡门涡街   数值模拟   涡致振动   强化传热  

摘要： 人们很早就意识到振动可以强化传热,在流体中引入振动可以破坏边界层,从而强化传热。近年来出现了利用流体诱导振动减薄边界层的强化传热技术,这种技术同时结合了主动式强化传热和被动式强化传热的优点。本文对柔性板与圆柱组合时,通道内流动与传热问题进行了研究。流体流经圆柱时会产生涡街,受涡旋的影响,柔性板持续进行等幅振动,将脱落的尾迹涡扫向通道壁面,促进了壁面附近流体的混合,达到减小热边界层厚度,提高通道壁面换热的目的。涡致振动强化传热技术,具有结构简单、提升换热能力强的特点,具有广阔的应用前景。本文介绍了涡致振动的形成原因,并对涡致振动强化传热的研究进行了汇总。涡致振动问题是一类典型的流固耦合问题,需要依靠动网格和流固交界面进行网格变形和流体固体间的数据交换,本文对动网格理论和流固耦合问题进行了简介,进而研究了不同Re下,柔性板长径比和通道阻塞比对圆柱诱导柔性板振动强化传热问题。为更好地对涡致振动强化传热问题进行研究,本文首先对内置固定圆柱和板的通道内流动传热问题进行了研究,在得到了不同速度、不同长径比下的涡旋脱落频率后,将其转化为St,再计算不同长径比下的杨氏模量,并对此杨氏模量下的柔性板进行模态分析,得到不同阶数下柔性板的振动频率,由此确定柔性板的固有频率。长径比不同时,振动的模态并不相同。长径比为1.5时选择一阶模态进行振动,不同时刻下,同一点处的位移呈类似正弦函数的周期性变化,且在柔性板上不同位置点的振动周期相同,相对柔性板固定的情况,通道末端涡的耗散较小,但在通道中后部仍然存在较为明显的温度边界层,脱落涡受柔性板摆动而向壁面甩动的效果不明显,对壁面附近边界层的削弱作用较为有限。长径比为2～3.5时,选择高阶振型的柔性板振动模态,此时柔性板末端振幅的变化接近正弦曲线,随着柔性板长径比的增加,涡旋的分离点由柔性板末端逐渐向前移动,涡旋范围增大,壁面附近高温流体与通道内部低温流体的掺混效果增强;长径比为3时,通道中后部的低温区域面积较小,壁面附近的温度梯度较大,流体的平均温度也较高。长径比为3时的Nu最大,相对1.5时最大提升了96.7%,相对通道内置固定圆柱时的Nu可提升30%;不同Re下、长径比为1.5时的f最小,长径比为2～3.5时f的差异也较小,随着柔性板长径比的增加f先增加后减小,长径比为2.5时的f最大;不同Re下、当长径比为1.5和2时,JF的差异较小,当长径比为2.5～3.5时,JF的差异也较小;随着柔性板长径比的增加,JF先增加后减小,当长径比为3时的JF最大,可达1.2。不同宽度的通道内换热差异较大,随着阻塞比的减小,壁面受柔性板甩动的影响较小,涡旋强度减小,通道中后段低温区域面积增加,壁面附近的温度梯度减小。同时Nu最大值出现位置逐渐向通道末端移动。不同Re下、阻塞比为0.333时的Nu最大,随着阻塞比的减小,Nu逐渐减小;不同阻塞比下,Nu随着Re的增加而增加;阻塞比为0.333时与0.286时的Nu较为接近,可达到光通道时Nu的3倍;不同Re下,阻塞比为0.333时的压差与JF都较大,JF可达1.5。

关键词： 乳酸菌   生物表面活性剂   表面张力   嗜热链球菌   双鼠李糖脂   脂肽  

摘要： 生物表面活性剂是由微生物产生的同时具有亲水基和疏水基的两性化合物。与传统的化学合成表面活性剂相比,除同样具有降低表面张力、稳定乳化液和增加泡沫等功能外,还具有结构多样化、选择性广、专一性强、生物相容性好、无毒或低毒、绿色环保、生产工艺简单等优点,成为研究热点。本研究以课题组保藏的69株乳酸菌为筛选源,利用排油圈法和环法测表面张力,筛选产表面活性剂强的菌株并进行菌种鉴定;采用单因素及响应面法优化其转化工艺条件,获得该菌株发酵产生物表面活性物质的最佳条件;将表面活性剂经高效液相分离纯化,采用质谱（MS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）对其结构表征,并对乳化性和病原菌（白色念珠菌、大肠杆菌、粪肠球菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌）的抗菌性进行测定,比较了提取表面活性剂后的菌泥与未提取的菌泥的发酵性能。得到如下结论:1.69株乳酸菌产表面活性物质的能力因菌而异,细胞外表面活性剂产量集中在0～300 mg/L,细胞表面活性剂产量集中在100～400 mg/L,根据两种活性物质产量、生长情况及产气现象筛选出菌株69、B25、B82、S73、S75和S79,经环法测定表面张力复筛得到菌株S73（细胞外表面张力:48.23 mN/m,细胞表面张力:46.93 mN/m）。16S rDNA菌种鉴定为嗜热链球菌。2.单因素、Plackett-Burman、响应面及中心组合试验优化得到嗜热链球菌S73产表面活性物质的最佳培养基为:酵母浸粉0.50 g/L,葡萄糖10.20 g/L,牛肉浸粉8.00 g/L,磷酸氢二钠2.20 g/L,苏氨酸0.04 g/L,天冬氨酸0.04 g/L,丝氨酸0.02 g/L。基于最佳培养基验证结果为:细胞外表面张力为45.74 mN/m,细胞表面张力43.05 mN/m,较优化前分别降低了 13.98%、32.62%。3.单因素、Plackett-Burman及响应面试验优化得到嗜热链球菌S73产表面活性物质的最佳发酵条件为:培养基pH7.7,接种量4.00%,于37℃下培养39 h。此条件下测得细胞外表面张力43.48 mN/m,细胞表面张力40.72 mN/m。较基础培养基（葡萄糖、蛋白胨）细胞外表面张力降低了 18.24%,细胞表面张力降低了 36.27%。4.通过薄层层析、显色反应、高效液相色谱质谱、傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱图（XPS）判断细胞外表面活性剂中含有42%双鼠李糖脂和脂肽,细胞表面活性剂主要由脂肽类表面活性剂组成。乳化试验结果表明,两种表面活性剂对食用油有较强的乳化作用,其CMC值均为600 mg/L。5.抑菌试验表明,浓度为2.5 g/L的细胞外和细胞表面活性剂对白色念珠菌、大肠杆菌、粪肠球菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌等革兰氏阳性菌和阴性菌均有抑菌作用,随着浓度增加,抑菌能力增强,抑菌效果各异。在10 g/L浓度作用下细胞外表面活性剂对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长抑制率达到94%、95%,细胞表面活性剂对金黄色葡萄球菌生长抑制率达到 84%。6.嗜热链球菌S73菌体提取细胞表面活性剂后,其菌体表面结构无明显差异,发酵性能也无明显变化,可回收制备冻干菌粉用于制备酸奶直投式发酵剂。本研究获得了表面活性剂的生产菌株—嗜热链球菌S73,优化了产表面活性物质的培养基及发酵条件,有效提高了表面活性剂的产量,并对细胞外及细胞表面获得的不同表面活性剂结构进行了表征,为其开发乳化性和抗菌性生物表面活性剂及在食品中的应用提供参考。

关键词： 叶根泄漏   泄漏系数   射流效率   流动损失   引气射流  

摘要： 本文以抑制叶栅叶根泄漏为研究对象,首先对带有射流结构的篦齿结构进行数值计算,分析了有无射流作用下的篦齿内部的流动结构,在此基础上,对带有篦齿结构的叶栅进行数值计算,分析了叶栅通道内部及篦齿容腔内部的流动结构。基于上述分析提出了引气射流的新方案,发现在压力面角区和叶栅通道下壁面开引气口引气用于射流能够有效抑制叶根泄漏从而降低叶栅出口截面总压损失。本文的主要结论如下:射流抑制篦齿泄漏流的主要机制是以较小的射流流量抑制更多的泄漏流流量,射流涡的存在改变了射流段泄漏流的流动方向。由于射流段透气区流体流量较小,导致上游容腔进口处流场结构发生巨大变化。随着齿顶间隙的增加,有无射流作用下篦齿的泄漏流都会增加,由于泄漏流的增加,射流涡向上抬起,齿腔一内的耗散作用更大,同一射流增量的射流效率增大。随着篦齿转速的增加,篦齿的泄漏流系数先缓慢降低,然后快速降低,最后缓慢降低。射流效率随着篦齿转速的增加先缓慢小幅度提高,然后随着泄漏系数的降低趋势降低。进入下游容腔的泄漏流主要来近压力面端壁区的主流流体,并在下游容腔的移动下游区域产生剧烈掺混,部分低能流在此流出下游容腔。大部分主流二次流进入上游容腔的位置集中在叶片进口壁角区。射流流体改变了上游容腔泄漏流与主流二次流的流动结构,射流口越接近交界面位置,越有利于降低叶栅出口截面总压损失。随着进气攻角的减小,叶栅通道的流通性更好,吸力面角区分离减弱,叶栅出口截面总压损失降低,篦齿泄漏流流量得到降低,第一齿顶间隙处泄漏流压力升高。随着容腔壁面速度的增加,主流二次流流量大幅降低,泄漏流动能得到增加,泄漏流在上游容腔出口出与端壁区低能主流掺混,增加叶栅下壁面流体的切向速度,从而改善了叶栅下壁面的流动结构,降低了吸力面角区低能流体的堆积效用。容腔壁面速度的增加,有利于提高射流的效果。压力面角区引气射流在不影响叶片载荷系数的情况下,能够很好的抑制容腔泄漏流从而降低叶栅出口截面总压损失。引气射流在部分非设计工况下也能够起到很好的降低叶栅出口截面总压损失作用。叶栅通道引气射流能够一定的抑制叶栅叶根容腔泄漏流从而降低叶栅出口截面总压损失。对比两种设计,通道引气射流对叶根容腔泄漏流的抑制作用更好,但压力面角区引气射流对叶栅出口截面总压损失的降低更理想。

关键词： 涡轴发动机   整机匹配   压气机导叶规律   流函数   高度温度特性  

摘要： 为研究涡轴发动机整机性能匹配对发动机高度温度特性的影响,以某涡轴发动机为例,采用数值仿真模型,开展了整机匹配参数压气机导叶规律和动力涡轮导向器流函数对发动机最大状态工作参数的影响规律.随后,采用试验设计法完成了该发动机整机匹配优化分析,计算并分析3种匹配方案对发动机最大状态功率高度温度特性的影响,研究结果表明:在低进气温度环境,匹配优化使发动机工作转速降低,发动机功率提升幅度可达到7.2％;在高进气温度环境,发动机状态受燃气温度Tt45限制,通过匹配优化可实现发动机功率提升3.9％,但也将使最大状态喘振裕度降低18.5％,本文所发展的方法可为涡轴发动机涡轴发动机高度温度特性优化提供技术途径.