摘要：为进一步分析卧式单轴捏合反应器内流体流动与混合特性,采用有限元方法与粒子示踪技术,通过数值模拟方法研究了高黏牛顿流体在不同结构卧式单轴捏合反应器内的流动与混合过程。首先,采用有限元方法对不同结构反应器内流体流动过程进行模拟,以分析反应器结构变化对流体速度分布、剪切速率分布和混合指数分布的影响规律;然后,采用粒子示踪技术对不同结构反应器内流体混合过程进行分析,以探究反应器结构变化对流体分布混合过程、拉伸率及混合效率的影响规律。结果表明:分布混合的实验结果与数值模拟结果吻合较好;高速度、高剪切区域的面积随捏合杆侧边长度的增加而增大;反应器内混合指数分布大于0.7所占的比例,随静态捏合杆数目和捏合杆侧边长度的增加而先增大后减小;增加静态捏合杆数目有利于强化分布混合过程;平均对数拉伸率随静态捏合杆数目和捏合杆侧边长度的增加而增大;平均时均混合效率随静态捏合杆数目的增加而先增大后减小,随捏合杆侧边长度的增加而增大。该研究得到的反应器结构变化对流体流动与混合特性的影响规律,可为卧式单轴捏合反应器的优化设计提供理论指导。

摘要：以气柴混烧窑的双窑室理念为基础,针对窑室联通式烟道的不同结构设计-直通式与弯道式,应用SolidWorks软件建立窑炉模型,借助ANSYA17.0软件进行流场数值模拟,从而分析两种结构下初始条件的不同对窑内温度场及速度场的影响。对气烧室流场切片数据进行分析发现:相对于直通式结构的使用,弯道式结构能够提高气烧气氛和柴烧气氛的混合效率,缓和气烧室的窑内上下温差和减少速度场的流速分层。

摘要：空气涡轮火箭或涡轮基组合冲压发动机中,混合装置对于提高燃烧效率具有重要的作用。为了提高燃气与空气的混合效率,针对波瓣型混合器提出了混合器出口轴向速度一致的原则来指导设计混合器。设计了两种不同类型的波瓣型混合器,并通过数值模拟分析了混合器出口截面形式和中心体端面对混合效率的影响。结果表明:混合器燃气与空气出口截面的面积比是波瓣型混合器设计的关键因素,恰当调整出口面积比使出口速度接近可以明显提高混合效率;中心体截面缩进和凸出会使混合效率降低。

摘要：卵母细胞在低温保护剂的加载和去除过程中,会受到渗透损伤和毒性损伤,采用微流控技术可实现保护剂浓度连续变化,减小细胞损伤。本文设计了用于低温保护剂加载及去除的5种不同参数的Y型微流控芯片,测定了在不同入口流速、芯片入口角度、通道深宽比及转弯半径下,微通道内保护剂溶液和缓冲溶液的混合程度。实验结果表明:随着溶液入口流速的减小、通道深宽比的增大及转弯半径的减小,溶液在微通道内混合长度减小,混合速度加快,而微通道入口角度对流体混合影响很小。但实际芯片的操作条件及结构参数应根据低温保护剂加载和去除时需要达到的效果以及芯片加工工艺等因素确定。本文研究结果可为其他用于低温保护剂混合的微流控芯片的设计提供参考。

摘要：为改善微纳尺度下流体的混合效果,在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基底材料上,设计制造了一款新型三维阶梯结构微混合器.混合器由一个T-型进样沟道和6个三维阶梯混合单元组成,采用超精密雕刻机在PMMA基片制作微米级结构,利用有机溶剂混溶浸泡法,在低温常压条件下键合得到.数值仿真结果表明：混合器效率受到台阶结构尺寸和流体速度的影响,当0.1≤Re≤5时,混合腔横截面的浓度方差σ〈0.1,接近充分混合;当流速在1～20 m L/h范围内时,将混合器用于微量溶液p H的调节取得了理想的结果.

摘要：设计了一种流道内布置周期挡板结构的高效T-型微混合器来提高微流控系统的混合效率。该微混合器结构简单,周期布置的挡板可以有效地缩短流体混合所需的流道长度和时间,混合效率高。安排了正交实验组,利用计算流体力学软件ANSYS CFX研究了流道结构参数对混合效果的影响。采用静态田口分析法对数值模拟结果进行分析。结果表明:流道结构参数对混合效果的相对影响程度排列如下:挡板攻角(θ)>流道高度(H)>挡板宽度(L)>相邻混合单元之间距离(D)。根据结构参数对混合效果的影响程度,得出研究参数范围内的最优组合为:θ=75°,H=0.4 Wm,L=0.7 Wm,D=0.6 Wm(这里Wm为流道宽度,等于200μm)。实验显示,结构参数符合最优参数组合的微混合器的混合效果提升显著,雷诺数Re=54时即可实现完全混合(混合指标M>95%)。文中研究了流道结构对进出口压降的影响,结果显示,攻角θ对进出口压降的影响趋势在不同雷诺数下相同,参数H,D亦如此。

摘要：为了丰富对向心桨的混合特性的认识,比较了向心桨、Rushton桨、三斜叶桨和穿流桨的单层桨搅拌槽内的宏观混合特性,考察了搅拌转速、桨叶离底高度对搅拌槽混合时间和功率特性的影响。结果表明,四种桨的宏观混合时间均随着搅拌转速的增加而减少,搅拌功率均随转速的增加逐渐增大。当转速相同时,四种桨型中Rushton桨的功率消耗最大,三斜叶桨功率消耗最小,向心桨的功率消耗仅仅比三斜叶桨高。桨叶离底高度的变化对四种桨型的混合时间和功率的影响不尽相同。混合效率的影响因素大小顺序为:搅拌转速>桨型>桨叶离底高度。在考察的四种桨型中,向心桨的混合效率最高。研究成果可为向心桨等新型搅拌桨的工业应用积累实验数据,为其优化设计和放大提供理论依据。

摘要：实现高速气流的点火和稳定燃烧是超燃冲压发动机燃烧室设计面临的主要问题,空气节流通过在流场中产生激波串,减小主流气体的马赫数,提高当地的静温和静压,辅助发动机实现起动点火和稳定燃烧。为了研究空气节流的详细机理,通过求解三维N-S方程的方法研究了节流流量、节流位置对节流效果的影响,同时对比了有无节流存在对超燃冲压发动机燃烧室流场结构和掺混特性的影响,分析了节流促进燃料高效混合的机理。结果表明:在燃烧室入口马赫数2、静温517.7K、静压101342.2Pa的条件下,20%入口空气流量的节流流量是最合适的节流流量,本文研究的实例中最佳节流位置位于距燃烧室入口623mm处,同时证实了节流有效地促进了燃料的混合,提高了混合效率。

摘要：为了避免基于凹腔火焰稳定器的亚燃冲压燃烧室壁面喷注时燃料与主流空气掺混非均匀性问题和提高燃烧室的性能,提出在亚燃冲压燃烧室中使用支板喷注代替壁面喷注的方案,数值模拟了凹腔/支板结构亚燃冲压燃烧室中燃料分布及流场结构,并分析了支板结构对燃料空气混合及燃烧室性能的影响。研究表明:支板虽然使燃烧室出口的总压恢复系数相对于壁面喷注方式下的降低了6.3%,但能使燃料均匀分布于整个流道内,增强了燃料与空气掺混,使燃烧室出口的混合效率和燃烧效率分别提高了21.4%和20.5%。燃烧效率的提高弥补了采用支板导致的燃烧室内气流的额外总压损失所带来的机械能损失,使得支板喷注时燃烧室出口的比冲提高了39.6%。因此,在亚燃冲压燃烧室中设置凹腔/支板结构,有利于提高燃烧室整体性能。

摘要：将高温引气加热煤油的方法、凹腔火焰稳定器和支板喷注器结构应用于亚燃冲压发动机燃烧室中,以提高煤油的点火能力和火焰稳定性。采用有限体积方法求解雷诺平均N-S方程及组分方程,对无引气和有引气时燃烧室内的流场结构进行了数值研究,对比研究了引气温度对燃烧及发动机性能的影响。研究发现,引气温度越高,燃料喷注对流场和温度场的影响越小,燃料分布越均匀;与无引气相比,引入高温气体虽然使总压恢复系数有所降低,但是混合效率、燃烧效率和燃烧室比冲都有提高;特别是有引气(煤油温度T=500K)时,在喷注点后X=480mm处混合效率提高了7.03%并混合完全,在燃烧室出口总压恢复系数降低了5.34%,燃烧效率和比冲分别提高了17.51%和20.29%。引入高温气体加热液态煤油省略了煤油的雾化和汽化过程,增强了燃料与空气掺混,改善了燃烧稳定性,有利于提高燃烧室整体性能。