喷管轴线、摆角等参数的红外光电探测

提出了一种基于多目视觉红外光电探测和圆锥曲面拟合的喷管轴线、摆角等参数估计方法.假定前端装有红外LED发光板和红外滤光片的4台高速相机实现了同步数据采集,且已完成标定.以红外反光标记球贴着喷管表面移动的大量三维坐标采样为基础,采用圆锥曲面拟合的方法求取喷管轴线的向量表示以及喷管圆锥曲面的虚拟顶点.通过喷管摆动的大量瞬时转轴拟合得到最小二乘意义上的摆动轴.将喷管轴线和摆动轴的公垂线与喷管轴线的交点作为摆心.喷管在摆动前后任意两时刻间的摆角可以用喷管上标记点的前后坐标到摆动轴的垂线向量的内积求得.摆角变化量除以时间间隔可得摆动角速度.摆动角速度的变化量除以时间间隔可得摆动角加速度.使用双轴摇摆-直线升降运动校准装置模拟喷管运动,摆心位移、摆角、摆动角速度和角加速度的测量误差分别为0.17mm、0.03°、0.12(°)/s、0.4(°)/s2.实验结果证明了算法的可行性.     

喷管内雾状气液两相流场计算分析

基于双流体模型,考虑两相间动量和热量传递,采用变步长的Runge-Kutta法,对喷管内雾状气液两相流场进行了数值模拟.分析了亚声速及超声速流场特性,重点研究了液滴尺寸及初始含气率对两相流动的影响.计算结果表明:液相速度增长相对缓慢,喷管出口处两相速度差异最大;液相出口速度随液滴尺寸减小而增大,气相出口速度随其减小而减小;液相、气相出口速度均随着初始含气率的增大而增大;在超声速流动中,喉部马赫数小于1,喉部面积随初始含气率及液滴尺寸的增大而减小.这将为喷雾发动机性能的研究分析奠定基础.     

结构参数对拉伐尔喷管空化特性影响的数值模拟

采用CFD方法模拟水在不同结构参数拉伐尔喷管中的空化流动情况。在一定的操作参数下,采用空化泡动力学模型模拟分析拉伐尔喷管不同入口直径、喉部直径、收缩段长度、扩张段长度、扩张段锥角等结构参数对空化效果的影响,并参照正交试验的方法研究各影响因素与水平之间的关系。结果表明：随着喷管喉部直径的减小,空化区域内的汽含率升高,空化数减小,空化效应增强;入口直径与收缩段长度的改变对喷管空化特性的影响不明显;在一定范围内增大扩张段锥角有利于空化强度的增加,但锥角过大反而抑制空化的进行;扩张段长度的增加可以影响空化产生的区域,但对空化强度影响较小;正交试验结果表明在几个结构参数之中,喉部直径的改变对喷管空化特性的影响最大。     

枪管内表面光整加工方法研究

为了满足现代枪械对枪管内表面高质量的要求,提高枪械的射击精度,提出了一种新的内表面精加工方法,即利用由渐缩喷管加速的压缩气体带动磨料粒进行加工的方法.结合枪管在加工膛线后的结构形式,设计了一种加工装置,并对加工过程中的切削机理及气粒两相流的流场进行了初步分析.实验数据表明这种加工方法是可行的.最后对这种加工方法的特点进行了总结.     

基于FPGA的运载火箭喷管等效装置研究

在运载火箭控制系统半实物仿真和全实物仿真过程中,通常需要喷管等效装置实现对运载火箭喷管的特性模拟和系统闭合.传统的喷管等效装置已不能满足现今的系统应用需求.从工程实际角度出发,首先将喷管传递函数离散化变换为对应的差分方程,再在VHDL浮点算法的基础上,采用状态机电路原理在FPGA上实现该差分方程的运算过程,最后基于该FPGA构建外围硬件电路,实现了运载火箭喷管等效装置.经测试表明,该喷管等效装置完全能够高精度模拟喷管特性.     

固体火箭发动机喷管热防护设计

为保证固体火箭发动机(Solid Rocket Motor,SRM)尾翼机构工作的可靠性,进行热防护设计以控制喷管外壁温度.基于三维有限元法对喷管工作时的温度场进行数值仿真,获取发动机喷管在温度和压力载荷联合作用下的温度场分布,结果表明原喷管的热防护不满足要求,通过对喷管各组成结构的重新设计,获得符合设计要求的喷管结构,并且发动机点火试验表明热防护设计满足要求,所得方法可为喷管的设计、试验和生产提供参考.     

喷管尺寸对火箭发动机喷流噪声影响研究

为了研究喷管尺寸对火箭发动机喷流噪声声场分布的影响规律,采用LES与FW-H相结合的方法,针对不同喷管尺寸的高温燃气喷流气动声场进行了数值模拟,并分析了声场特性。数值结果表明,火箭发动机喷流远场噪声具有方向性,噪声声压级在离开喷流中心轴线40°处达到最大值;喷流噪声声场的声压级随着喷管尺寸的增大而增加。研究结果为不同尺寸的火箭发动机喷流噪声预测提供参考依据。     

航天与航空

美国研发超声速公务机SBJ美国Aerion公司正在设计一款最大巡航速度可达马赫数1.6的超声速公务机(SBJ),其问世后将从真正意义上实现乘客当天轻松往返于欧洲与北美。SBJ首架飞机预计2015年交付。     

混合管结构对多喷管引射器性能的影响

为了揭示混合管结构对粒子分离器排砂用多喷管引射器性能的影响,采用标准k-ε湍流模型、标准壁面函数近似处理以及压力-速度耦合的SIMPLE算法,对多喷管引射器进行了数值模拟。对模拟结果的分析表明:针对圆柱形混合管,当混合管长径比Lm/d3等于0时,引射器性能最差;当Lm/d3大于2.4时,引射系数呈现下降趋势。对于混合管型面结构不同的引射器,当型面结构为圆柱形时,引射器性能最优;型面结构为椭圆形时,引射性能最差。方形和跑道形结构的混合管,引射系数出现交叉值,总体趋势上,方形混合管结构的引射器性能优于跑道形结构。     

Laval喷管内高速混合气的流场研究

该文采用有限元分析软件ANSYS对Laval喷管内的混合气流场分布进行了流体动力学的有限元数值模拟，得到了比较直观的混合气流动轨迹。经过计算仿真找到了空气补偿装置的较佳位置，经实验验证发动机油耗降低，尾气排放减少，功率、扭矩增加。获得了所研究流场内流体的流动特性，理论分析与实验结果比较一致，可对发动机尾气排放、电控化油器的技术改造等问题的研究提供参考。