冲压增程炮弹外弹道理论分析及数值仿真

简述了冲压增程炮弹增程原理,建立了进气道、发动机一体化外弹道计算模型,通过数值仿真得到了155 mm增程弹弹道曲线。通过对仿真结果进行分析,得到了射程随部分设计变量变化的关系曲线,为增程弹总体优化设计奠定了理论基础。     

冲压增程炮弹发动机工作性能分析

简述了冲压增程炮弹的增程原理，建立了固体燃料冲压发动机内流场的流动及燃烧模型；对60mm实验发动机内流场进行了数值模拟．并通过与国外实验数据的比较，证实了该模型正确；通过数值模拟结果分析人口空气状态对发动机推力和比冲性能的影响，所得结论对冲压增程炮弹的设计具有较强的理论指导意义。     

特种环境下发动机瞬时起动特性的仿真研究

基于全面考虑影响发动机起动特性的各种因素, 开发了一个多缸发动机起动及动态过程的仿真数学模型, 模型包括动力学模型、负载模型和缸内热力过程模型。利用该模型对发动机进行了仿真计算, 并给出了瞬态过程的仿真结果, 为发动机的设计和优化提供了有益的依据。     

超声速弹用液体冲压发动机一体化性能建模与仿真

文中研究了燃料为煤油的弹用液体冲压发动机工作原理和工作过程,建立了液体冲压发动机一体化性能分析模型,包括锥形进气道基本性能多项式拟合模型、一维燃烧室模型和喷管性能模型。并结合液体冲压发动机一体化性能模型,通过仿真分析了某超声速弹马赫数、高度和余气系数等飞行参数对液体冲压发动机比冲和推力等性能参数的影响规律,得出的结论可为超声速弹总体方案论证、弹道规划和动力系统一体化优化等设计问题提供基础和理论依据。     

基于AMESim平台的氢氧火箭发动机启动过程仿真研究

根据模块化建模仿真的思想,采用AMESim软件中的二次开发平台AMESet开发了氢氧火箭发动机动态仿真模型库,建立了氢氧火箭发动机启动过程动态仿真模型。使用该模型对某型氢氧火箭发动机进行启动仿真,仿真结果表明:仿真结果与实际试车数据符合得很好,验证了该模型的准确性。     

固体燃料冲压发动机燃烧室流动分析

固体燃料冲压发动机由于结构紧凑、能量高、工作性能稳定,可广泛应用于中、小口径弹药的增程和提高续航速度或攻击速度,本文建立该类发动机的燃烧室流动模型并给出了求解方法,得出了突扩燃烧室流动特性与突扩面积比、入口气流速度等因素的变化规律,为分析发动机内部工作过程提供理论依据.     

固体火箭发动机试验数据分析

为揭示固体火箭发动机试验数据隐藏的规律,提出了在R统计语言环境下开展试验数据分析的新方法。该方法以数理统计理论为基础,首先对试验数据进行通用处理如变换、滤波等,然后再进行内弹道仿真、参数辨识等专业领域分析。为验证方法的有效性,设计开发了相应的数据处理系统。该系统采用模型化图形输入交互操作方式,文末以一发发动机试验实测数据进行分析,仿真其内弹道性能,验证了本方法的直观性、准确性和有效性。     

一维模型在高负荷风扇中的应用及适应性分析

针对弹用涡轮发动机风扇/压气机准三维设计体系中一维性能仿真模型开展研究,通过模型对弹用高通流、高负荷风扇进行特性仿真,利用试验数据对一维性能仿真模型的仿真结果精度进行校核,并结合三维CFD仿真结果对一维仿真模型结果偏差进行分析。研究表明：对于高负荷、高性能单级风扇,在80%～100%转速下,一维中径性能仿真模型精度相对较低,而三维CFD方法可以较好地预测高负荷风扇的性能;通过与三维CFD结果对比分析,认为导致一维中径仿真模型结果误差主要因素包括叶型模型不匹配、串列叶片等效模型偏差以及激波结构不匹配等。     

超期服役炮射导弹增程发动机性能研究

超期服役炮射导弹增程发动机的性能能否满足设计指标要求是迫切需要解决的问题.通过开展超期服役炮射导弹增程发动机静止点火试验,采集出厂验收信息,分析增程发动机内弹道性能参数的变化趋势和原因.结果表明:该炮射导弹增程发动机经过XX年的自然储存仍然满足设计指标要求,但最大压强有所增大.建议对超期服役炮射导弹增程发动机开展静止点火试验前对装药进行CT扫描,确保试验安全.     

清洗对涡轴发动机性能恢复的影响

以某型涡轴发动机为研究对象,建立了涡轴发动机部件级性能仿真模型,根据清洗前后压气机性能参数的数据,计算得出发动机的总体性能的变化情况,分析发动机总体性能恢复的规律。结果表明:清洗后,发动机燃气涡轮前总温、燃气涡轮后总温和耗油率显著降低,轴功率和扭矩显著提高。     

柴油机电动可变气门正时机构特性

高强化柴油机通过实现米勒循环可有效控制爆发压力,进气门晚关角的加大导致有效压缩比的进一步降低,带来启动困难的技术问题,采用可变气门相位技术可有效兼顾爆发压力与柴油机启动的关系。研究设计一种全新的电动可变气门相位控制机构模拟试验装置,该装置由无刷直流电机、少齿差型减速机构及相关的测控系统组成,可实现高响应的相位调节,调节精度为±0.116°. 依 据机构的特征建立系统的数学模型,对电机特性进行试验校核,分析基本调节特性,优选控制初始PID参数。开展模拟台架试验研究,验证正时基本调节特性、启动调节特性及电压影响特性。结果表明：所设计的电动可变气门正时机构可实现基本的正时角度调节,兼顾米勒循环配气相位与启动工况配气相位;启动工况下5 s即可到达最大晚关角;模拟试验条件下,蓄电池电压降低对相位角提前有较大影响,但并不影响相位角延后。     

柴油机高原功率恢复供油参数调节方法

针对高原环境下增压柴油机功率下降的问题,通过仿真研究,对比了3种不同的供油参数调节方案,得出了在高原环境下通过调节供油参数恢复柴油机功率的方法。建立了某V型6缸增压柴油机仿真模型,并采用试验数据对模型各系统进行了校核。在该模型基础上,研究了增压柴油机的平原性能,匹配了适应高原环境的增压器,研究了喷油提前角与功率、涡轮入口温度和缸内最高燃烧压力之间的关系。据此,提出了供油参数的调节方法和具体参数,仿真计算了3种不同的供油参数调整方案,并对结果进行了对比分析。研究结果表明,在海拔4 500 m条件下,采用提前角和供油量联合调整的方法可将发动机标定功率恢复至平原的75%.     

应用内部热EGR改善柴油机排放性能的研究

运用现代数值模拟仿真方法,建立了某柴油机的整机计算模型,在对其性能进行综合计算分析的基础上,得出了气门重叠角的变化对柴油机内部热EGR率和NOX、碳烟主要排放物的影响规律.整机试验结果表明,应用内部热EGR技术,可实现在保证原机动力性和经济性能的同时,有效改善柴油机排放性能的目标.     

单向阀和双向阀EGR系统对柴油机性能影响的分析

利用GT-Power软件建立了带有单向阀和双向阀EGR系统的6100涡轮增压柴油机仿真模型.在此基础上,计算分析比较了采用单向EGR阀和普通双向EGR阀时柴油机的EGR率、燃油经济性和排放性能.研究结果表明,使用单向EGR阀能够有效地防止进气回流现象,从而提高了柴油机的EGR率,弥补了普通双向EGR阀在中高负荷下难以实现较高EGR率的不足;与采用普通双向EGR阀相比,采用单向EGR阀后,可进一步降低柴油机的NOx排放,但同时也会对柴油机的微粒排放造成不利的影响.     

进气门晚关米勒循环对高强化柴油机燃烧和换气影响的研究

为了探索米勒循环技术对于燃烧和换气过程的影响,在1台高强化单缸柴油机上应用进气门晚关米勒循环进行了试验和仿真研究。进气门关闭时刻分别为上止点后-110°CA（原机）、-86°CA和-70°CA. 发动机试验在转速3 600 r/min、指示升功率77 kW/L、过量空气系数1.6的高强化运行工况下展开。通过对试验平台建立一维热力学计算模型进一步分析了米勒进气相位对换气过程参数的影响。研究结果表明：随着进气门关闭时刻的推迟,由于有效压缩比的降低,缸内压缩终了工质温度和压力均显著下降,在相同功率条件下最大燃烧压力和温度、最大压力升高率、排气温度均显著下降,有助于降低高强化柴油机缸内的热力负荷;随着进气门关闭时刻的推迟,压缩过程中的米勒损失和进气回流率增加,充量系数、泵气损失均下降;进气门晚关的米勒循环还明显降低了NO_x排放,改善了燃油消耗率。     

配气正时对柴油机性能影响的数值研究

利用GT—Power软件研究了进排气门正时对柴油机性能的影响，在柴油机高中低3种转速工况下，分别对进气门关闭角度、排气门开启角度以及气门重叠角进行了计算和分析，计算结果可以为柴油机的改进、优化提供依据.     

一种气动发动机进气控制阀的仿真与试验

为了满足气动发动机对不同进气流量的需求,在原有机械式发射阀基础上改进设计了一种可改变发动机进气流量的进气控制阀。进行了进气控制阀的试验系统设计,建立了试验系统的数学模型,并进行仿真试验。在此基础上组建试验系统并进行该阀的调节试验研究。试验系统的仿真与试验结果表明,进气控制阀的设计与理论分析模型是正确的,该试验系统可用于气动发动机的联合仿真与试验研究。     

二冲程航空活塞发动机增压匹配研究和优化

针对二冲程航空活塞发动机高空功率下降问题开展增压匹配的相关研究。建立二冲程非增压航空活塞发动机的一维仿真模型,并对仿真模型进行了实验验证;以校验后的非增压发动机模型为基础匹配了增压器,建立增压发动机模型。通过废气涡轮增压匹配进行不同海拔高度条件下的匹配计算;研究高空环境下二冲程增压发动机的工作情况,提出利用排气系统结构优化拓宽增压器的工作范围,利用废气旁通阀控制增压程度方法对增压系统进行优化。获得了在7 000 m海拔高度能够实现76%功率恢复的增压型二冲程航空活塞发动机,满足某无人机平台飞行任务剖面对发动机的需求。     

综合传动装置换挡阀结构参数优化

为提高综合传动装置换挡阀的动态响应特性,对电液换挡控制回路中的换挡阀进行压力、流量特性分析,基于AMESim软件建立其动力学仿真模型。针对换挡阀阀芯直径、弹簧刚度和换挡阀阀口遮盖量这3个关键参数对换挡阀动态响应特性的影响进行了仿真分析。采用遗传算法,对影响换挡阀动态响应特性的结构参数包括弹簧刚度和阀口遮盖量进行优化。通过仿真模型和测试试验结果对比,证明经过优化后换挡阀的动态响应特性得到了改善,验证了此方法的可行性。     

对置活塞二冲程汽油机活塞运动规律匹配分析

对置活塞二冲程汽油机活塞的相对运动规律,影响扫气过程的扫气正时和扫气持续期,而活塞相对运动规律主要取决于对置活塞运动相位差和曲柄连杆比。在采用MATLAB/Simulink进行对置曲柄连杆机构运动学分析的基础上,通过建立扫气系统的三维流体动力学仿真模型,并利用一维工作过程仿真提供的初始条件和边界条件,开展了对置活塞运动相位差和曲柄连杆比对扫气过程的影响规律研究,获得了较高的扫气效率和捕获率,实现了对置活塞相对运动规律的优化匹配。活塞运动相位差只影响扫气正时而不影响扫气持续期;曲柄连杆比同时影响扫气正时和扫气持续期。在内止点附近,不同的活塞运动相位差影响活塞相对运动速度和最小工作容积;不同的曲柄连杆比只影响活塞相对运动速度而不改变最小工作容积。