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碲化铋温差发电模块输出功率的计算与性能测试被引量：3: 2015年; 温差发电器可广泛用于汽车发动机尾气废热的回收。为优化温差发电模块构型和优选热电材料以获得高输出功率,发展完善的热电耦合物理模型十分必要。本文针对工作在特定热源和热沉温度下的温差发电模块,建立了包含基本热电效应的温差发电器工作过程一维物理模型。物理模型中考虑了热电元件与热源和热沉之间的热阻的影响,并从基本理论出发,分析了包含汤姆逊热的输出功率表达式。通过建立的测量系统测试了碲化铋基(BiTe-based)温差发电模块的输出功率,利用热像仪检测了热电元件温度分布,并将输出功率计算结果与实验测试结果和ANSYS三维仿真结果做了对比。对比结果验证了物理模型的准确性。; 程富强洪延姬杨君友祝超; 关键词：温差电碲化铋输出功率

基于激波管的等离子体辅助甲烷点火被引量：1: 2018年; 在激波管实验系统的基础上,设计了等离子体放电单元,开展了等离子体对甲烷点火延迟时间影响的研究。测量了等离子体放电时的伏安特性曲线。测量了甲烷自点火延迟时间、持续放电条件下的点火延迟时间以及放电后断电下的点火延迟时间。对甲烷点火过程中的化学反应路径进行了分析。结果表明:等离子体放电电压与电流并不呈现相同的变化趋势,放电过程中气体电阻不断发生变化。很少的放电能量(小于4J)即可有效减少甲烷的点火延迟时间,在关闭电源后,放电产生的粒子依然可以在一定程度降低甲烷点火延迟时间。在低温或高温点火条件下等离子体对甲烷点火延迟时间的影响机理基本相同。点火温度较低(小于1 000K),或者较高(大于1 600K)时,持续放电对甲烷点火延迟的缩短效果更加明显,可以将甲烷的点火延迟时间缩短1个数量级或1个数量级以上。等离子体对甲烷点火延迟的作用效果是点火温度与等离子体质量摩尔浓度耦合影响的结果。; 沈双晏金星邓同晔张鹏; 关键词：激波管等离子体甲烷点火延迟

高重频激光减阻的关键因素选择方法研究被引量：1: 2017年; 针对影响高重频激光降低超声速波阻的因素多而复杂的问题,研究关键无量纲参数对减阻性能的影响规律,目的是揭示其影响新机理,提出其选择新方法。首先采用量纲分析的方法提炼影响高重频激光减阻的关键无量纲参数,然后通过求解N-S方程研究各个无量纲参数对减阻性能的影响规律以及它们之间的制约关系,并通过流动分析揭示其影响原因,最后提出无量纲参数的优化选择方案。结果表明:高重频激光减阻性能取决于无量纲激光能量大小、激光注入位置和来流马赫数;减阻百分比和能量效率与无量纲激光能量大小呈指数关系,与激光注入位置呈先上升后下降的关系,减阻百分比与马赫数呈指数关系,能量效率与马赫数呈先上升后下降的关系,在马赫6时能量效率达到14左右;激光能量大小和注入位置对减阻性能的影响密切相关,存在优化的激光能量大小和注入位置,随着能量的提高,优化位置由1.5逐渐提高至2.6左右,提高幅度逐渐减小。研究结果揭示了关键参数对高重频激光减阻性能的影响规律,提出了关键参数的选择方法。; 王殿恺卿泽旭李倩方娟; 关键词：高重频激光能量量纲分析

关键参数对空气中激光引致热核特性的影响规律研究: 2018年; 针对纳秒脉冲激光能量在空气中沉积的等离子体热核演化问题,利用两种不同分辨率的高速相机,搭建了高分辨率的纹影系统。所获得的纹影实验结果很好地展示了激光能量沉积初始时刻的演化过程,并研究了激光能量大小和透镜焦距这两个关键参数对激光引致等离子体热核演化过程的影响规律。实验结果表明激光沉积能量越大,等离子体热核的尺寸越大,但是可能存在激光能量沉积的饱和现象。另外,激光能量越高、透镜的焦距越短,激光能量沉积之后环境冷空气穿透热核的时间就越晚,意味着等离子体热核维持稳定的高温低密度气团的时间越长,这可以为激光致等离子体主动流动控制的相关研究提供充足的反应时间。; 王伟东文明王殿恺卿泽旭; 关键词：激光能量焦距纹影

活性自由基对煤油裂解气点火延迟时间的影响分析被引量：3: 2016年; 为研究活性自由基对煤油裂解气点火延迟时间的影响,使用CHEMKIN软件,研究了激波管实验系统中不同温度下煤油裂解气的点火延迟时间,对比文献实验结果,验证了计算模型的可靠性。研究了在初始组分中加入不同浓度的活性自由基对于煤油裂解气点火延迟的影响,分析了反应式对于温度以及活性自由基的敏感性。研究结果表明,1000K时,加入0.5%的O,CH或NO活性自由基可将点火延迟时间缩短将近1/10。当初始温度升高时,活性自由基对于点火延迟时间的缩短效果越来越不明显。在2000K时,活性自由基对于点火延迟时间的影响可以忽略不计。随着初始温度的升高,2000K时,反应机理中的化学反应式对于温度敏感性以及活性自由基的敏感性下降为1000K时的1/1000以下。随着初始温度的变化,对温度及活性自由基敏感性较大的反应式也会发生非常大的变化。多个反应式在温度敏感性与活性自由基敏感性最大反应式中重复出现,这些反应式是将反应机理简化的重要依据。初始温度变化,化学反应的主要流程与路径也会发生变化。; 沈双晏金星张鹏; 关键词：点火延迟活性自由基

光线分布对基于TDLAS温度场二维重建的影响被引量：5: 2014年; 基于可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术采用代数迭代算法实现燃烧场温度二维重建。在有限入射光线数目下为获得最佳重建结果,研究了扇形光束和平行光束分布下光线数目、网格数目对温度场重建结果的影响规律。提出虚拟光线方法,通过在相邻光线间增加虚拟光线,减小网格间距以增加网格数目,满足在光线数目较少情况下,实现了较为细致的二维温度场重建。计算结果表明当光线间距与网格间距比在0.6~1范围内时,重建温度场相对均方误差最小。在相同入射光线数目情况下,虚拟光线法可以有效降低重建温度场相对均方误差,提高重建二维温度场精确度。; 宋俊玲洪延姬王广宇潘虎; 关键词：激光吸收光谱

基于快速多帧PIV方法的超声速自由射流流动结构研究被引量：1: 2018年; 针对超声速流场速度场难以测量的特点,搭建了一套具有高时空分辨率的快速多帧PIV测量系统,对压比为5的超声速欠膨胀自由射流流场进行了测量,PIV速度场结果分别与国外的实验结果和数值模拟结果进行对比,验证了本PIV系统的良好性能。结合速度场分布图像对超声速自由射流的流场结构进行了分析,并基于速度场分布获得了涡量场分布等信息。实验结果表明,涡量场中存在两条环状涡量分布区,将自由射流的下游流场分割为三块速度、温度等参数沿径向分布规律显著不同的区域。; 王伟东文明王殿恺史增凯; 关键词：PIV 自由射流速度场涡量

等离子体增强含硼燃气二次燃烧实验分析被引量：2: 2016年; 为研究等离子体助燃条件下含硼燃气在补燃室的二次燃烧特性,建立了排除来流空气掺混效应的扩散燃烧实验模型。利用高速摄影仪拍摄了含硼燃气在补燃室的火焰照片,得到了有无等离子体条件下的燃烧火焰形貌;测量了补燃室不同截面的静压和总压,分析了有无等离子体条件下含硼推进剂在固冲发动机中的燃烧效率。实验结果表明:在含硼燃气二次燃烧过程中加入等离子体炬,等离子体炬后方区域火焰更加明亮,硼燃烧更加充分;断开等离子体炬后,补燃室静压和总压出现压力突降台阶,说明加入等离子体后可以加快化学反应速率,提高含硼燃气在固冲发动机中的燃烧效率,从而提高了补燃室的压强;且放电功率越高,含硼燃气在固冲发动机中燃烧效率的增长率越高。; 张鹏洪延姬丁小雨纪海龙; 关键词：等离子体炬固冲发动机补燃室

磁流体动力学磁控进气道流场分布数值模拟被引量：1: 2015年; 采用磁流体控制的办法能提高超燃冲压发动机的推进性能。结合了Maxwell方程组和描述流体力学规律的Navier-Stokes方程组,并对这些方程进行了简化,建立了适用于计算磁流体动力学(MHD)超燃冲压发动机磁控进气道流场分布的数值模拟模型。研究了在特定工况下,流场特征、电势、电流以及提取功率等参数的变化。磁流体发生器能够降低管道出口马赫数和流向速度,降低出口处的总焓,但是出口处的温度有所提高。在电极上,电势保持常数,而绝缘壁面的电势较高,电场在电极端点出现周期性的极性。y方向电流在电极板附近很高,而在绝缘板上几乎为零。电流主要从正电极流向负电极,而且沿着x方向略有减小。y方向电流最大值出现在绝缘壁面上,而绝缘板上的z方向值几乎为零。z方向电流最大值出现在管道的边角处,而在绝缘壁面上几乎为零,电流在绝缘壁面的法线分量为零。; 沈双晏金星; 关键词：超燃冲压发动机磁控进气道数值模拟电流变化

Numerical investigation of turbulent channel flow controlled by spatially oscillating spanwise Lorentz force: 2015年; A formulation of the skin-friction drag related to the Reynolds shear stress in a turbulent channel flow is derived. A direct numerical simulation （DNS） of the turbulent control is performed by imposing the spatially oscillating spanwise Lorentz force. Under the action of the Lorentz force with several proper control parameters, only the periodi- cally well-organized streamwise vortices are finally observed in the near-wall region. The Reynolds shear stress decreases dramatically, especially in the near-wall area, resulting in a drag reduction.; Wentang WUYanji HONGBaochun FAN

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国家自然科学基金(11372356)

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