气液两相脉冲爆轰发动机的建模和仿真

研究脉冲爆轰发动机喷射混合装置设计问题,针对两相爆轰流场中燃料液滴半径和数量实际上分布的不均匀性,为了建立更符合实际的模型,提出了气液两相爆轰的欧拉-拉格朗日模型,对气相采用CE/SE方法求解,液相采用四阶龙格库塔法求解。得到了液滴在爆轰管内的分布及对管内流场的影响。分析了填充速度和点火能量,不同液滴半径,单液滴粒径模型和Rosin-Rammler分布模型对燃烧转爆轰过程的影响。仿真结果表明,减小液滴半径,提高气液混合均匀程度和加快填充速度(点火能量足够大时)都可缩短点火起爆距离和时间,并为脉冲爆轰发动机提供了设计依据。     

二相湍流爆轰流场的数值仿真

研究脉冲轰发动机效率优化设计问题,由于湍流对两相爆轰流场有较大影响,要求明确两相爆轰流场的特点.为了进一步明确上述问题,提出建立轴对称两相爆轰低雷诺数湍流模型,应用求解元与守恒元方法(简称CE/SE方法)进行数值仿真.仿真结果表明,湍动能随着爆轰波的传播而前进,且湍动能值在管子的中心部位较大.明确气相轴向速度在爆轰波阵面上比径向速度大的特点.仿真也为爆轰湍流流场效能的认识和提高脉冲发动机效能的设计提供了理论指导.     

超燃冲压发动机燃烧室液体射流雾化数值模拟

为了研究超燃冲压发动机燃烧室中液体射流喷射压力、燃烧室进口总温以及液体物性对射流雾化特性的影响,使用计算流体力学软件对超声速燃烧室中的液体雾化两相流场进行了数值模拟.计算采用欧拉-拉格朗日方法,NG k-ε湍流模型,波致破碎模型.计算结果表明,喷射压力增大,液体射流的穿透深度增加;燃烧室进口总温升高,液体射流的穿透深度减少;表面张力对雾化粒径的影响比动力粘度的影响显著,液体表面张力越大,雾化形成的液滴粒径越大.     

小型轴流压气机清洗两相流场的数值模拟

针对某小型航空发动机单级轴流压气机的清洗需求,以数值模拟结合实验的方法对压气机清洗流场的各种参数进行了分析研究.在初步确定清洗方案的基础上,建立了基于S-A湍流模型的离散相数值模拟理论模型,以经验公式估算喷嘴形成的初始液滴分布,并对喷嘴的实验参数进行了校准,最后以CFD软件进行了流场的数值模拟,计算结果表明：清洗液滴不会对压气机的流场产生明显影响,平面扇形喷嘴在该小型压气机上能获得较好的清洗效果.     

防暴水炮刺激剂破碎仿真研究

研究非致命性武器防暴水炮问题,刺激剂破碎雾化后能提升防暴水炮的作战性能.对防暴水炮进行研究能较清晰地看到刺激剂的破碎过程,为有利于进行破碎机理分析,提出采取大涡模拟(LES)和流体体积函数(VOF)相耦合的方法对气液两相流场在Open FOAM平台上进行仿真.仿真结果表明:初始扰动使液体表面产生不稳定波,随着扰动加剧,不稳定波迅速增长,并最终导致了液体的破碎.用不稳定性理论表示液滴的破碎参数,证明KH-RT模型能较好地实现防暴水炮气液两相流的破碎过程.     

发动机燃烧室离心式喷嘴喷雾角的数值仿真

喷嘴性能的好坏对燃烧室及整个发动机性能有着重要影响.文中利用VOF方法,对航空发动机燃烧室中一种常用的离心式喷嘴的内部气液两相流场进行了三维仿真计算,从计算结果中得出了喷嘴内部相的分布和出口速度的分布,验证了喷嘴内部流场的理论分析.根据出口速度得出喷嘴的喷雾角度,并对比了不同进口速度对喷雾角度的影响.将仿真结果和实验结果进行了对比,分析了结果误差存在的原因.对喷嘴喷雾角度的实验测量有重要的参考价值,并为进一步的喷嘴性能参数研究提供了基础.     

基于FLUENT的气液分离器内流场仿真研究

基于计算流体动力学(CFD)方法,应用流体仿真软件FLUENT对两种气液分离装置内部流场进行仿真研究,得到分离器内部流场速度分布规律和相分布规律,发现合理改变排气通道的直径,可以提高分离效率。同时分析比较了流场模拟结果,发现排气通道直径改变处存在涡流。     

微型直接甲醇燃料电池CO2气泡排除问题研究

利用CFD方法模拟了微型直接甲醇燃料电池阳极二氧化碳气体在沟道中的流动与分布.结合两相流理论,研究了不同流场布局、沟道尺寸和燃料入口流速对两相流压力降及气体分布的影响,得到了最大残余体积含气率与流道宽度及入口速度的关系.结果表明蛇形流场排泡效果要优于平行流场,尤以流道宽度为600μm时最佳.根据计算结果,分别对蛇型流场、平行流场和三通道蛇型流场中气体聚集的位置进行了预测.研究结果为流场的参数设计和结构优化提供了参考.     

船用脱硫塔两相流场特性仿真

为研究脱硫塔内部两相流场特性，建立起有效三维模型以及网格模型，并利用计算流体方法对于脱硫塔内气液两相流场进行模拟，重点研究了气相的流场、温度场、压力场以及气液两相的流场、温度场。将烟气和洗涤液分别设定为523k和305k,分析了喷淋前后相关压力、温度场以及喷雾液滴运动和蒸发特性。结果表明：两层喷淋后废气得到有效降温，与液滴接触效果较好，喷雾条件对于废气通道起到较好的整流作用，保持了液滴的充盈度。脱硫塔内部流场分布情况的分析，对于流场优化以及脱硫效率的提高具有指导作用。     

缩比试验模型设计与验证

为了预示导弹地下发射井中的噪声环境、检验某型多孔吸声材料的实际吸声效果,通过缩比模型试验进行了验证和仿真.按照缩比原则设计了缩小比例为1∶10的模型发动机,采用网格计算方法对缩比模型和原型发动机之间的温度场、速度场和压力场进行了定常仿真分析与比较.结果表明,缩比试验的结果与井下原型导弹的射流流场具有可比性,试验测量数据可以作为评价吸声材料的实际应用效果.对缩比模型的设计过程进行了研究.通过对模型发动机流场和原型发动机流场的仿真和比较,验证了缩比试验技术方案的合理性.