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引射工质对高温高超声速层/湍流边界流动的影响
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作者 吴心怡 张伦 +3 位作者 张雨秋 江中正 吴昌聚 陈伟芳 《上海航天(中英文)》 2025年第1期169-179,共11页
高超声速飞行器面临剧烈气动热问题,对飞行器热防护构成威胁,通过质量引射的主动热防护技术能够有效地降低壁面的摩擦阻力和热流,成为热防护研究的热点。然而,不同工质引射对高温高超声速层/湍流边界层流动的影响规律及区别仍不十分明确... 高超声速飞行器面临剧烈气动热问题,对飞行器热防护构成威胁,通过质量引射的主动热防护技术能够有效地降低壁面的摩擦阻力和热流,成为热防护研究的热点。然而,不同工质引射对高温高超声速层/湍流边界层流动的影响规律及区别仍不十分明确,是主动热防护设计亟须解决的气动问题。因此,本文拟选取二维平板模型,采用剪切应力输运(SST)湍流模型,开展考虑质量引射的降热减阻数值模拟研究,分析了3种不同引射工质(水蒸汽、二氧化碳、热解气体)对高温高超声速层/湍流流动的影响。计算结果说明:热解气体引射条件下,层/湍流激波层速度和温度分布差异明显。与无引射相比,3种不同工质引射气体均有效降低了湍流边界层处的速度与温度梯度,进而降低了壁面的摩擦阻力和热流,并且相较于其他2种工质,热解气体引射降热减阻效果最为显著。研究结果还表明:3种引射工质均使得雷诺应力大幅度提升,加剧了湍流的脉动。 展开更多
关键词 壁面质量引射 剪切应力输运(SST)模型 边界层 降热减阻 化学反应
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GH4169惯性摩擦焊界面摩擦及瞬态热过程数值模拟研究 被引量:1
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作者 唐天祥 史清宇 +5 位作者 周军 张春波 梁武 周梦然 张弓 陈高强 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第10期36-44,52,共10页
针对GH4169高温合金惯性摩擦焊过程,基于有限元方法研究了界面摩擦机制的转变、摩擦产热和温度场等热过程参量的分布特征及瞬态演化规律。利用试验数据对有限元模型的准确性进行了对比验证。结果表明,焊接初始整个界面均为库仑摩擦区,从... 针对GH4169高温合金惯性摩擦焊过程,基于有限元方法研究了界面摩擦机制的转变、摩擦产热和温度场等热过程参量的分布特征及瞬态演化规律。利用试验数据对有限元模型的准确性进行了对比验证。结果表明,焊接初始整个界面均为库仑摩擦区,从0.54 s开始库仑摩擦区逐渐缩小并在9.60 s完全消失,剪切摩擦区从0.31R0(R0为工件半径)处开始形成并逐渐扩展至整个界面。根据模拟结果,提出了描述库仑摩擦区演化过程的解析公式。分析了摩擦机制转变引起的界面热流密度、摩擦应力和温度的耦合关系及变化规律。研究表明,界面上库仑摩擦机制向剪切摩擦机制的转变有利于焊接界面附近温度场的均匀化。 展开更多
关键词 惯性摩擦焊 摩擦机制 热流密度 温度场 有限元分析 GH4169高温合金
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考虑可压缩与热传导的壁面函数边界条件及其应用 被引量:24
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作者 贺旭照 赵慧勇 乐嘉陵 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期450-453,共4页
考虑到可压缩和热传导效应的壁面函数边界条件,被耦合到了采用k-ω两方程湍流模型、用有限体积法求解N-S方程的程序中。壁面函数基于耦合的速度和温度型,并且在边界层内的粘性子区和对数区内一致有效。引入壁面函数边界条件后,通过算例... 考虑到可压缩和热传导效应的壁面函数边界条件,被耦合到了采用k-ω两方程湍流模型、用有限体积法求解N-S方程的程序中。壁面函数基于耦合的速度和温度型,并且在边界层内的粘性子区和对数区内一致有效。引入壁面函数边界条件后,通过算例验证在y+<100的范围内,得到的物面压力、摩阻、热流与实验结果比较,结果可靠。而无壁面函数边界条件时,要得到相同精度的结果,要求y+≈1。壁面函数的引入,为工程上准确预测飞行器在湍流流动中表面受力与气动热提供了保障。 展开更多
关键词 壁面函数 超声速流动 壁面摩阻 壁面热流
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摆动活齿传动中心轮热分析 被引量:4
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作者 黎磊 梁尚明 周剑 《四川大学学报(工程科学版)》 CSCD 北大核心 2015年第S1期146-150,共5页
根据摆动活齿传动的啮合原理,利用摩擦学、布洛克理论,分析了在摆动活齿传动中,活齿与中心轮啮合副产生的摩擦热流的计算方法,并建立了中心内齿轮本体温度的有限元分析模型。通过计算实例,计算分析了中心内齿轮稳态温度场的分布情况和... 根据摆动活齿传动的啮合原理,利用摩擦学、布洛克理论,分析了在摆动活齿传动中,活齿与中心轮啮合副产生的摩擦热流的计算方法,并建立了中心内齿轮本体温度的有限元分析模型。通过计算实例,计算分析了中心内齿轮稳态温度场的分布情况和本体温度场对转速、载荷和润滑油温度的敏感特性。算例表明,中心轮的最高温度区域分布在工作齿面齿廓曲线的拐点附近,并且中心轮的本体温度随着转速、载荷和润滑油温度的增大而升高,但温度场的分布状况保持不变。研究结果对进一步的内齿轮热变形计算和齿廓修形提供了理论依据,对改善摆动活齿传动的性能有一定指导意义。 展开更多
关键词 摆动活齿传动 摩擦热流密度 稳态本体温度 敏感特性
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RV减速器摆线齿轮热分析 被引量:13
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作者 李威 胡岳龙 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1560-1567,共8页
为了提高RV(Rotate Vector)减速器的传动能力及传动精度,本文分析了RV减速器中摆线针轮传动部分的传动原理和齿廓形成,计算了摆线轮接触齿面摩擦热流量所需的各种参数,得出啮合接触区域的摩擦热流量及对流边界条件。通过三维建模,并运... 为了提高RV(Rotate Vector)减速器的传动能力及传动精度,本文分析了RV减速器中摆线针轮传动部分的传动原理和齿廓形成,计算了摆线轮接触齿面摩擦热流量所需的各种参数,得出啮合接触区域的摩擦热流量及对流边界条件。通过三维建模,并运用有限元软件Ansys Workbench进行分析,得出了摆线轮齿在实际传动过程中的稳态温度场分布,考虑了不同输入功率和接触区条形区域划分数量对实际结果精度产生的影响,得出了最佳的条形区域划分数量为32。为提高机构整体传动精度、避免轮齿胶合、指导轮齿修形等更深入的研究奠定了基础。 展开更多
关键词 RV减速器 摆线针轮传动 摩擦热流量 有限元分析 温度场 条形区域
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摆动活齿传动的热弹耦合变形 被引量:1
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作者 梁尚明 黎磊 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期607-611,共5页
为了提高摆动活齿的传动性能,根据摆动活齿传动的啮合原理,分析了在摆动活齿传动中,活齿与内齿轮的接触传热过程;探讨了活齿与内齿轮啮合副产生的摩擦热流的计算方法;利用有限元分析方法建立了内齿轮的有限元分析模型;提出了摆动活齿传... 为了提高摆动活齿的传动性能,根据摆动活齿传动的啮合原理,分析了在摆动活齿传动中,活齿与内齿轮的接触传热过程;探讨了活齿与内齿轮啮合副产生的摩擦热流的计算方法;利用有限元分析方法建立了内齿轮的有限元分析模型;提出了摆动活齿传动轮齿本体温度分布、接触弹性变形和热弹耦合变形的分析计算方法.研究结果表明:内齿轮的最高温度出现在工作齿廓曲线的拐点附近,内齿轮的热变形增大了齿厚,对轮齿的弹性变形有一定的补偿作用,应用本文方法计算得到的内齿轮热弹变形符合实际工况,轮齿最大的热弹耦合变形量为0.045 mm. 展开更多
关键词 摆动 活齿传动 摩擦热流 本体温度 接触弹性变形 热弹耦合变形 有限元法
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基于COMSOL的限矩离合器摩擦片温度场分析 被引量:3
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作者 杨阳 何强 《电子设计工程》 2013年第15期121-125,共5页
介绍了限力矩离合器的结构及其摩擦片所使用的油槽结构;根据热力学理论,建立温度场的数学模型;计算了限力矩离合器摩擦片的热流密度和对流换热系数以及热流分配系数;建立了考虑油槽结构的摩擦片三维瞬态热传导模型。通过COMSOL对摩擦片... 介绍了限力矩离合器的结构及其摩擦片所使用的油槽结构;根据热力学理论,建立温度场的数学模型;计算了限力矩离合器摩擦片的热流密度和对流换热系数以及热流分配系数;建立了考虑油槽结构的摩擦片三维瞬态热传导模型。通过COMSOL对摩擦片进行热分析,模拟摩擦片在接合过程中不同时刻的瞬态温度场,得出摩擦片温度分布规律,为限矩离合器摩擦片的结构设计提供了一定的理论依据。 展开更多
关键词 限力矩离合器 COMSOL摩擦片 热流密度 对流换热系数 温度场
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交变热载荷条件下的摩擦副热分析 被引量:1
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作者 田明 魏巍 +1 位作者 郜庚虎 俞建卫 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第12期1597-1601,1607,共6页
文章以往复滑动摩擦副为研究对象,分析了交变热载荷条件下的摩擦温度场演变规律。建立三维瞬态热分析模型并导入实验摩擦系数,以加载移动热流密度边界条件的方式等效摩擦生热效果,完成温度场的数值计算;同时结合红外热像仪和热电偶的测... 文章以往复滑动摩擦副为研究对象,分析了交变热载荷条件下的摩擦温度场演变规律。建立三维瞬态热分析模型并导入实验摩擦系数,以加载移动热流密度边界条件的方式等效摩擦生热效果,完成温度场的数值计算;同时结合红外热像仪和热电偶的测温对温度场进行分析。研究结果表明:将摩擦系数导入数值模型重构三维摩擦温度场的方法可行,工况参数和实时摩擦系数是影响摩擦温度场演变规律的主要因素。 展开更多
关键词 往复摩擦 交变热载荷 温度场 热流密度 红外热像仪 数值模型
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钝头体中的广义雷诺比拟关系
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作者 陈星星 陈皓 +3 位作者 范晶晶 温玉芬 张正 马友林 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期1055-1062,共8页
钝头体壁面的摩阻和热流分布规律不同,平板流动中的雷诺比拟关系在钝头体壁面失效.文章在前期高超声速广义雷诺比拟理论研究工作的基础上,利用数值仿真的方法对不同外形和来流参数条件下的钝头体广义雷诺比拟关系开展进一步研究.通过建... 钝头体壁面的摩阻和热流分布规律不同,平板流动中的雷诺比拟关系在钝头体壁面失效.文章在前期高超声速广义雷诺比拟理论研究工作的基础上,利用数值仿真的方法对不同外形和来流参数条件下的钝头体广义雷诺比拟关系开展进一步研究.通过建立钝头体绕流边界层的理论分析模型,得到了钝头体壁面雷诺比拟系数的线性分布预示公式.采用数值求解N-S方程的方法,计算了圆柱和幂次体壁面的摩阻和热流以及二者之间的比拟系数.通过与前期数值和理论结果对比,以及计算收敛性和网格无关性检验,对数值方法进行了验证.通过在不同雷诺数(Re_∞=3.98×10~2~1.59×10~6)和马赫数(M_∞=3~12)条件下的计算结果对比分析雷诺比拟系数的分布,总结了钝头体中广义雷诺比拟关系受外形和来流条件的影响,评估了广义雷诺比拟理论的适用性.研究发现,在较高雷诺数条件下,离驻点较远的下游(θ> 60°)部位,雷诺比拟系数的分布不同程度地偏离理论预示的线性规律.相比于圆柱外形,幂次体壁面的雷诺比拟系数分布的线性规律相对较好,其分布斜率略低于圆柱壁面的结果.研究表明,如果针对实际外形和雷诺数进行适当修正,可以提高广义雷诺比拟关系的预示精度. 展开更多
关键词 摩阻 热流 雷诺比拟 高超声速
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超声速/高超声速边界层转捩后期流场的模态分析
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作者 余明 黄伟希 许春晓 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期229-237,共9页
将动力模态分解(DMD)方法应用到超声速和高超声速边界层转捩后期的流场分析中,通过获得流场主要的相干结构和对模态的重构,研究了相干结构与壁面阻力和热流的关系。结果表明超声速和高超声速边界层转捩的流场结构存在明显差别。超声速... 将动力模态分解(DMD)方法应用到超声速和高超声速边界层转捩后期的流场分析中,通过获得流场主要的相干结构和对模态的重构,研究了相干结构与壁面阻力和热流的关系。结果表明超声速和高超声速边界层转捩的流场结构存在明显差别。超声速转捩流场由低频流向涡的模态主导,这些模态对转捩后期的壁面阻力和热流有重要贡献;高超声速转捩流场中存在多个不同量级频率的模态,在DMD频谱上表现为多个不同的分支,通过对不同分支能量最高的模态进行考察,我们发现低频模态的结构为流向条带,高频模态的结构为二维扰动波,这些模态对壁面阻力和热流的影响与模态的结构形式类似。 展开更多
关键词 动力模态分解 超声速/高超声速边界层 转捩后期 壁面阻力和热流
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