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World File Search System雷诺数
2023 年春季简讯
本学年，我院教师获得多项奖项和认可。其中，Krystel Castillo 博士是富布赖特美国学者，受聘于墨西哥普埃布拉州圣安德烈斯乔卢拉的美洲普埃布拉大学。她正在开展一项基于关键基础设施保护的联合研究项目。Brendy Rincón 博士获得材料保护与性能协会颁发的早期职业卓越奖。该奖项旨在表彰在学术、研究、工业或政府部门工作并在材料保护和性能方面做出杰出贡献和有前途的个人。David Restrepo 博士因其题为“推动和利用建筑材料屈曲的开始以提高性能”的研究获得了享有盛誉的 NSF CAREER 奖。Christopher Combs 博士也因其题为“对进入边界层状态对高超声速横流中横向射流非稳态动力学影响的实验研究”的研究获得了 NSF CAREER 奖。 Guillermo Araya 博士凭借其题为“高雷诺数下使用被动标量传输的湍流分离的高保真数值模拟”的研究，在 UTSA 获得了 NSF CAREER 奖。这是该部门历史上首次有三位活跃的 NSF CAREER 奖获得者。2021-2022 年的研究支出创历史新高（660 万美元），2022-2023 年的上升趋势仍在继续。
减少...的计算和实验研究
主降落伞适用于投放声纳浮标。导向面 4 降落伞稳定性好，但形状和几何形状复杂，阻力效率差。十字形 5-6 或十字型 7 降落伞需要更多的悬挂线来保持形状和尺寸，带来了包装复杂性和操作期间旋转的可能性。此外，它还增加了成本和线缠绕的可能性。Warren 8 等人设计了一种由编织聚羟基烷酸酯 (PHA) 织物材料制成的方形降落伞，用于 67 m/s 终端速度和 335 m 高度的下降。但对于本研究要求的高空和低终端速度（7500 m，30 m/s），漂移和稳定性将是主要问题。此前，brian 9 等人和Mazyar 10 等人进行了一项研究，以观察伞衣上的通风孔对通风圆形降落伞性能的影响。他们发现，当雷诺数超过某些值时，降落伞会出现振荡，并且还观察到每种情况都有稳定和不稳定区域。尽管有许多关于测量和预测空气动力学参数（例如阻力系数）11 的研究，但很少有研究关注伞盖周围的尾流发展。但没有文献提到狭缝对方形降落伞的影响。为了克服所有这些问题，考虑了一种新型方形降落伞设计，伞盖上有狭缝切口，用于投放声纳浮标。它很简单，
2 组无人机风洞螺旋桨测力计的验证
摘要：本文介绍了一种验证适用于 2 类无人机的风洞螺旋桨测力计的方法。这种测力计的预期用途是表征相关尺寸和操作条件下的螺旋桨，在这些条件下，此类螺旋桨易受低雷诺数效应的影响，而这种效应在风洞中很难通过实验检测出来。尽管不确定性分析可能会增强人们对测力计数据的信心，但测力计的设计或实验安排（例如配置和仪器）可能无法检测到重要的螺旋桨特性，甚至可能在结果中产生伪影。本文提出的验证方法将叶片元素动量理论 (BEMT) 的分析结果与实验数据进行比较，以验证测力计是否捕捉到了基本的螺旋桨物理特性，以及自相似实验结果，以验证测力计是否能够解决螺旋桨直径和螺距的差异。进行了两项研究，以验证测力计实验数据是否与 BEMT 预测的性能相匹配。第一项研究考虑了三个螺旋桨，它们具有相同的 18 英寸（0.457 米）直径，螺距从 10 到 14 英寸（0.254 到 0.356 米）不等。第二项研究保持螺距不变，直径从 14 到 18 英寸（0.356 到 0.457 米）不等。在测试期间，风洞速度范围为 25 英尺/秒至 50 英尺/秒（7.62 到 15.24 米/秒），螺旋桨转速各不相同
管壳式潜热储热换热器的快速简化模型及其在非线性规划成本优化设计中的应用
1-D PCM 棒的横截面积，[m 2 ] 比热，[J kgK ⁄ ] 运行成本，[$ yr ⁄ ] 电价，[$ kWhr ⁄ ] 管材成本，[$ kg ⁄ ] PCM 材料成本，[$ kg ⁄ ] 管内传热系数，[W m 2 K ⁄ ] 总时间步数 电导率，[W mK ⁄ ] 管总长度，[m ] 平准化能源成本，[$ MWh ⁄ ] PCM 潜能，[kJ kg ⁄ ] 径向网格数 管长网格数 努塞尔特数 普朗特数 传热速率，[W] 传热速率，[W] HTF 总质量流速，[kg s ⁄ ] 环内半径，[m] 环状几何中的移动凝固前沿，[m]环形圆柱体 PCM 的热阻，[ m ] 圆柱体 PCM 内的热阻，[ KW ⁄ ] 导热流体内的热阻，[ KW ⁄ ] 雷诺数 温度，[ ℃ ] 边界冷却温度，[ ℃ ] 相变材料熔化温度，[ ℃ ] 管与圆柱体 PCM 之间的界面温度，[ ℃ ] 管内导热流体的速度，[ ms ⁄ ] 管壁厚度，[ mm ] 壳体厚度，[ mm ] 一维 PCM 棒的长度，[ m ] 每天运行小时数，[ hr ] 凝固时间，[ hr ] 移动凝固前沿，[ m ] 设备总寿命，[ yr ] 环形圆柱体 PCM 的轴长，[ m ] 两个坐标系之间的凝固前沿比率 密度，[ kg m 3 ⁄ ] 粘度，[ Pa ∙s ] 潜能储存系统的有效性矩形几何结构显热能分数因子 圆柱形几何结构显热能分数因子 差值或增量步长 泵效率
应用的热工程
电动汽车在很大程度上依靠可充电电池单元进行储能。空气冷却具有简单的设计和高可靠性，仍然是控制电池温度的有效方法。但是，由于空气的热容量有限，其热性能很差。为了提高传热系数，同时还可以最大程度地减少成本，这项研究采用了21,700个缸形电池电池模块的各种细胞构型，包括带有纵向气流的冷却鳍。使用有限体积方法模拟质量连续性，动量和能量保护方程式，对各种雷诺数（1,679≤RE≤33,588）进行了三维数值模拟（1,679≤RE≤33,588）。结果表明，具有纵向空气冷却的层流循环系统可以在低排放电流（≤1.0c）的最佳操作条件下维持电池（≤1.0c），即使在周围30°C的周围温度下，螺旋长度通过螺旋长度降低了50％，并改变其位置并更改其位置（即，均位置的位置，均位置为0.95，in 0.95 c. coce in 0.95 c. coce in 0.95; 48.7°C.将螺旋鳍环路从1到五个将最大t的最大值降低了7.4％，最大δT最大降低了29.8％。超过五个螺旋回路，随着δT最大的增加，模型的温度一致性会恶化。多项式方程，以估计电池在各种排放电流下电池模块的某些热性能。
中层大气中的湍流参数 - AMS 期刊
摘要：我们对大气流动的分层湍流和小尺度湍流状态进行了尺度分析，重点关注中间层。我们区分了旋转分层宏观湍流 (SMT)、分层湍流 (ST) 和小尺度各向同性 Kolmogorov 湍流 (KT)，并指定了这些状态的长度和时间尺度以及特征速度。结果表明，浮力尺度 (L b ) 和 Ozmidov 尺度 (L o ) 是描述从 SMT 到 KT 的转变的主要参数。我们采用浮力雷诺数和水平佛劳德数来表征中间层的 ST 和 KT。该理论应用于高分辨率大气环流模型的模拟结果，该模型采用 Smagorinsky 型湍流扩散方案进行亚网格尺度参数化。该模型使我们能够推导出 KT 范围内的湍流均方根 (rms) 速度。研究发现，湍流 RMS 速度在夏季有一个最大值，在冬季有两个最大值。冬季 MLT 中的第二个最大值与二次重力波破碎现象有关。该模型得出的湍流 rms 速度结果与基于 MF 雷达测量的完全相关分析结果吻合良好。提出了一种基于中尺度直接能量级联思想的中尺度水平速度新尺度。后者对中尺度和小尺度特征速度的发现支持了本研究提出的观点，即中尺度和小尺度动力学在统计平均值上受 SMT、ST 和 KT 控制。
为飞机热交换器建模新型热交换器...
A c 横截面积，[ m 2 ] A s , A h 总传热面积，[ m 2 ] β 表面密度，[ m 2 /m 3 ] 或整体压力梯度，[ Pa/m ] C p 恒压比热，[ J/ ( kgK )] Co 库仑数 d h 水力直径，[ m ] δ 翅片厚度，[ m ] ϵ 热交换器效率或湍流耗散，[ s ] 或翅片间距比 f c 核心摩擦系数 f 扇形 扇形摩擦系数 f 频率，[ Hz ] 或 Forschheimer 摩擦系数 G 质量流速，˙ m/A c , [ kg/ ( m 2 s )] γ 波纹间距比 h 对流膜系数 [ W/ ( m 2 K )] h f 压力损失，[ m ] η 0 , η f二次传热表面的有效性 j 科尔本系数 K c 入口损失系数 K e 出口损失系数 k 湍流动能，[ J/kg ] 或材料的热导率，[ W/ ( mK )] L , l 长度或翅片长度，[ m ] LMTD 对数平均温差，[ K ] M 马赫数 ˙ m 质量流量，[ kg/s ] µ 动态粘度，[ Pa · s ] N st 斯坦顿数 Nu 努塞尔特数 ν 运动粘度，[ m 2 /s ] P 周长，[ m ] 或流体压力，[ Pa ] Pr 普朗特数 Re 雷诺数 ρ 密度，[ kg/m 3 ] Q 或 ˙ Q 传递的热量，[ W ] Q 平衡 热交换器流之间的热平衡 Q 热 热交换器热侧发出的热量，[ W ] Q 冷热交换器的冷侧，[ W ] φ 流动面积与面面积之比或标准偏差 T 温度，[ K ] U 总传热系数 [ W/ ( m 2 K
大型高超声速风洞中的非侵入式自由流速度测量
I.简介 高速风洞通常依靠压力和/或温度测量以及喷嘴流量计算来确定自由流条件。这种做法可能需要对气体的热化学状态进行复杂的处理。当空气或 N 2 从停滞的储层流向自由流马赫数 M ∞ > 6 时，热量完美气体假设开始失效。喷嘴中的快速膨胀可能需要对热力学非平衡过程进行建模，如果气体停滞到高焓，还必须考虑非平衡化学 [1]。此外，对于高储层密度，可能需要使用排除体积状态方程 [2,3]。尽管这些流动的建模框架是可处理的，但与热化学速率过程有关的一些基本原理仍然是一个持续的研究课题 [1]。验证这些运行条件和喷嘴流量计算的一种方法是在自由流中直接测量。基于粒子的测速方法，例如粒子图像测速，可以产生高质量的多组分速度数据 [4]。然而，在大型高速设施中实施基于粒子的技术所面临的工程挑战包括时间、粒子接种密度和均匀性，以及在注入粒子时最大限度地减少流动扰动 [5]。更重要的是，在高速风洞中，典型的克努森数和雷诺数 [6] 下粒子响应降低存在根本限制，这可能会影响精细时间和长度尺度的分辨率。与基于粒子的技术的局限性相比，标记测速技术的实施不受上述大型高速设施中问题的限制。标记测速技术的著名方法和示踪剂包括VENOM [7]、APART[8]、RELIEF[9]、FLEET[10]、STARFLEET[11]、PLEET[12]，
莱特兄弟风洞
摘要低速亚音速测试 • WBF 研究和开发风洞是一个闭式回流连续流动回路。 • 特性（适用于一个大气压运行，80% 功率） 马赫数：0 到 0.25 雷诺数：0 到 1.8 x 10 6 每英尺 动压：0 到 67 psf 温度：0 到 100°F 测试区域：10 英尺 x 7.5 英尺椭圆形部分，15 英尺长 • 典型测试项目包括飞机开发、非稳定翼型流场研究、发动机舱诱导涡流生成、地平面影响、阵风相互作用、旋翼。 • 数据采集系统包括与计算机系统相连的力天平，用于在线记录、存储和检查原始、简化或图形显示的输出。 32 通道数字数据记录 • 多用户设施允许同时进行数据比较或操作，以及相关计算以进行分析。 • 压力测量系统包括三个计算机控制的 Scani 阀和 Setra 传感器，其平坦频率响应可达 800 Hz。• 外部六分量主机械平衡适用于升力负载达 3000 磅的支柱式模型。内部应变计平衡适用于负载达 100 磅的支柱式支架、模型组件等。• 辅助空气供应用于推进装置、喷射、边界层控制等。在 60 或 125 psi 时，连续流速分别为 1.5 或 0.5 lb/sec，在 100 psi 时间歇为 4 lb/sec，在 22 psi 时为 9 lb/sec。• 阵风发生器系统用于纵向和水平阵风。近似值
用...
摘要：本文报告了具有正方形和圆形冷却通道的微通道热交换器的三维数值优化的结果。优化的目的是最大化全局热电导或最大程度地减少全局热电阻。响应表面优化方法（RSM）用于数值优化。在单位细胞微通道的底部表面施加了高密度热通量（2.5×10 6𝑊/𝑚2），并使用ANSYS Fluent Commercial软件包进行了数值模拟。微通道的元素体积和轴向长度𝑁= 10 r均固定，而宽度则是免费的。冷却技术采用单相水，该水通过矩形块微通道散热器流动以在强制对流层流方向上去除微通道底部的热量。在微通道轴向长度上泵送的流体的速度为400≤𝑅𝑒≤500的范围。有限体积方法（FVM）用于描述用于求解一系列管理方程的计算域和计算流体动力学（CFD）代码。研究并报告了水流数量和雷诺数对峰值壁温度和最小温度的影响。数值结果表明，具有方形冷却通道的微通道比具有圆形构型的微量散热器具有最大最大的全局热电导率。数值研究的结果与开放文献中的内容一致。关键字：正方形配置，圆形配置，微散热器，数值优化，导热率[接收到2022年8月1日；修订于2022年10月8日；被接受的2022年11月6日]印刷ISSN：0189-9546 |在线ISSN：2437-2110