為了研究小型風(fēng)洞瞬時(shí)放氣的工作性能,通過數(shù)值計(jì)算和試驗(yàn)對風(fēng)洞的放氣特性進(jìn)行研究。建立了風(fēng)洞放氣模型,并進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,結(jié)果表明:在聲速放氣過程中,容器內(nèi)壓力以指數(shù)方式減小,風(fēng)洞出口質(zhì)量流量梯度較大;在亞聲速放氣時(shí),容器內(nèi)壓力以近似二次曲線減小,風(fēng)洞出口質(zhì)量流量近似線性減小。在風(fēng)洞試驗(yàn)段內(nèi)設(shè)置試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行放氣試驗(yàn)研究,試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果吻合良好,驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算的正確性。 

【文章來源】：機(jī)床與液壓. 2020,48(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

風(fēng)洞裝置示意圖

試驗(yàn)前利用空氣壓縮機(jī)將高壓氣體充入壓力容器中,待壓力容器內(nèi)氣體壓力達(dá)到測試壓力時(shí),關(guān)閉進(jìn)氣閥門。放氣時(shí),打開試驗(yàn)閥門,壓力容器中的高壓氣體從出氣口處迅速?zèng)_出。由于放氣時(shí)氣體速度較高,放氣時(shí)間較為短暫,放氣過程中,氣體來不及和外界進(jìn)行熱交換,此過程可以視為絕熱過程。壓力容器放氣時(shí),容器內(nèi)高壓氣體pH下降到外界壓力pL(文中pL取大氣絕對壓力),容器溫度由TH降低到TL。當(dāng)壓力容器中的氣體壓力大于臨界壓力值時(shí)(1.893pL),壓力容器的放氣過程分為兩個(gè)過程,分別為聲速流動(dòng)狀態(tài)和亞聲速流動(dòng)狀態(tài)[10]。當(dāng)壓力容器中的氣體壓力小于臨界壓力值時(shí)(1.893pL),壓力容器的放氣過程為亞聲速流動(dòng)狀態(tài)。容器放氣壓力-時(shí)間特性曲線[11]如圖2所示。2 風(fēng)洞放氣過程的數(shù)值計(jì)算

計(jì)算流體力學(xué)(CFD)由于獲取數(shù)據(jù)成本低、速度快且能模擬多種工況等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。由于本文作者設(shè)計(jì)的風(fēng)洞結(jié)構(gòu)不對稱,風(fēng)洞的放氣過程也比較復(fù)雜,將風(fēng)洞模型進(jìn)行合理的簡化能在很大程度上減小計(jì)算時(shí)間、節(jié)約計(jì)算資源,因此在模擬風(fēng)洞的放氣性能時(shí)將三維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為二維軸對稱結(jié)構(gòu)(Axisymmetry)。在計(jì)算風(fēng)洞放氣特性之前,利用前處理軟件劃分模型網(wǎng)格。劃分好的模型網(wǎng)格如圖3所示,采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,管道內(nèi)模型附近采用加密網(wǎng)格。由于風(fēng)洞放氣時(shí)間過程短暫,計(jì)算時(shí)采用瞬態(tài)求解器,將空氣看作理想氣體(ideal gas),采用Sutherland公式確定黏度。放氣時(shí),由于氣流速度很高,為湍流流動(dòng),計(jì)算時(shí)采用湍流k-ε兩方程模型。容器出口為壓力出口,其他邊界為壁面邊界條件。風(fēng)洞放氣時(shí),當(dāng)容器內(nèi)壓力為3 000 Pa時(shí),此時(shí)容器內(nèi)壓力較小,認(rèn)為風(fēng)洞放氣結(jié)束。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3456001