过载条件下长尾喷管发动机三维两相流场数值研究

利用Euler-Lagrange模型方程,对某长尾管发动机内的三维两相流动进行了数值模拟,分析了不同颗粒直径、不同过载组合、不同铝粉含量对发动机内颗粒的分布特征的影响.计算结果表明 气相流场和两相流场区别明显;随着颗粒直径的增加,颗粒聚集浓度增加,且颗粒的运动规律变化明显;过载的变化对发动机装药段颗粒分布特征影响明显,对长尾段影响小,横向过载对颗粒运动轨迹和聚集浓度影响显著,纵向过载影响小;随着含铝量的增加,颗粒聚集浓度增加.     

固体火箭发动机长尾喷管传热数值模拟

为准确预示固体火箭发动机长尾喷管工作过程中的传热规律,文中采用流固耦合方法,对金属及多种非金属材料组成的长尾喷管建立了数值模型,基于Fluent计算软件对长尾喷管工作过程进行了非稳态传热数值计算.仿真结果表明,燃气对长尾喷管由内向外进行传热,但外壁面各区域温度场因内部材料不同差别较大.外壁面温度计算值与试验结果较吻合,可以为长尾喷管传热提供一种实用的计算方法.     

固体火箭发动机长尾喷管三维两相流动数值模拟

运用颗粒轨道模型对固体火箭发动机长尾喷管内流场两相流进行了数值模拟,通过与纯气相流场的对比研究了粒子相对喷管流场的影响规律,分析了1～100μm不同直径颗粒的运动特性及分布特征。结果表明,颗粒相的加入对长尾喷管内流场带来很大影响,颗粒相的运动轨迹与颗粒直径密切相关,颗粒分布和颗粒沉积特性与颗粒运动轨迹具有内在联系,为两相流条件下长尾喷管的热防护试验研究提供了一定依据。     

大过载下固体火箭发动机工作过程仿真的数学模型

研究了Euler-Lagrangian两相方法模拟导弹大过载条件下固体火箭发动机三维两相内流场的动态过程的数学模型和计算方法,给出了所采用的过载作用下推进剂燃烧特性和有限速率化学反应模型,采用插值算法快速获取燃烧产物的平衡成分和输运参数,使用八叉树覆盖算法描述非平行层推移燃面的瞬时边界。     

弹丸侵彻装甲钢板过载特性数值模拟

利用LSDYNA3D软件,研究了弹丸侵彻装甲钢板的过载特性,针对几种典型的弹丸初速度、着角以及靶板厚度进行了模拟计算,得到了各种条件下的弹丸侵彻加速度过载曲线,分析结果表明着速、着角及靶厚对侵彻过载有很大影响,为硬目标侵彻引信的设计及装甲防护技术提供了参考.     

高过载条件下弹丸材料所受应力的数值仿真

弹丸在发射过程中承受着复杂的载荷,这些载荷很难计算得出数值解析解。通常采用数值模拟法去仿真弹丸的发射过程,利用计算机模拟弹丸所受到的各种载荷。弹丸所受到的载荷简化为轴向载荷、径向载荷和环向载荷,并仿真模拟弹丸的初速度与实际的测试速度相一致。得出各个时刻弹丸各部分的应力值,依据材料的力学特性便可以对弹丸各部分进行强度校核,为弹丸设计工作中材料的选择提供理论依据。     

旋转条件下长尾喷管绝热层烧蚀预示

文中基于旋转条件下长尾喷管发动机三维两相流场计算结果,通过提取烧蚀边界参数,分析了该条件下的绝热层烧蚀机理,建立了二维炭化烧蚀模型。开展了不同颗粒直径和旋转速度条件下的绝热层烧蚀预示。计算结果表明旋转条件下烧蚀部位发生显著变化,且烧蚀率随旋转速度的增加而增大;后封头部位的烧蚀主要是由旋转引起的颗粒冲刷主导。     

空气炮测试冲击片雷管过载特性数值模拟

采用LS-DYNA软件模拟空气炮测试冲击片雷管的加速度过载,观察冲击片雷管各个组件在高过载情况下的应力分布,得到冲击片雷管的失效位置,为耐高过载冲击片雷管的设计提供理论参考。     

火炮膛内气流流动与传热的数值模拟

推导并建立了火炮膛内非定常湍流边界层微分方程组，进行了核心流为准两相流，边界层为充的膛壁传热计算，与实验结果表明，所建立的模型能够较好地模拟火炮膛壁表面的传热问题，对于身管烧与寿命的研究有重要意义。     

非对称方形尾喷管内流场数值分析与推力特性研究

文中建立了非对称方形尾喷管及传统轴对称尾喷管的物理数学模型,基于N-S方程和RNG k-ε湍流模型,对两种尾喷管三维内流场进行了数值分析,研究了非对称方形尾喷管内部流动参数的变化趋势及其推力特性.结果表明:在相同收敛段、喷管长度和扩张比的条件下,两种喷管内的流动参数变化趋势一致与轴对称喷管相比,非对称方形尾喷管推力略低,但能够保证喷管的推力性能水平.     

半导体桥火工品力学过载下的结构失效研究

为了研究在高加速度冲击过载条件下半导体桥( SCB)火工品受力损伤情况,采用分离式Hopkinson压杆对SCB火工品模拟样品进行了过载实验,并用有限元分析软件ANSYS/AUTODYN对SCB火工品的力学响应过程进行了仿真分析计算.研究结果表明,在高加速度冲击过载条件下,SCB火工品结构的薄弱部位在输出端的收口处,应对壳体采取加固措施以提高抗过载性能.     

高超音速动カ系统用单斜面膨胀喷管内流场的数值模拟

针对设计的高超音速动力系统用单斜面膨胀喷管流动特点，采用三维质量平均Navier-Stokes方程，空间三阶精度高分辨率NND差分格式及可实现k一ε湍流模型，对喷管内流场进行了数值模拟，获得了喷管的流场参数分布。计算结果表明：喷管扩散段长度及出口斜切角变化对喷管出口流场会产生影响；Ⅱ型喷管的设计较为合理。     

一种潜入式可抛喷管数值仿真

对一种潜入式可抛喷管进行强度分析和流场仿真,强度仿真结果揭示了燃气压强作用下可抛喷管的应力分布,流场仿真结果揭示了燃气经由可抛喷管排出时的流场特征,结果表明可抛喷管整体结构设计能够满足要求。研究中模拟了环形切割器工作对冲压喷管被剪切部位的作用和影响,对模拟仿真结果与环形切割器功能验证剪切试验结果进行了对比分析,认为壳体剪切部位须设计一定厚度的台阶。数值仿真结果有助于可抛喷管的结构优化设计。     

固体火箭发动机长尾喷管内衬烧蚀流场分析

为了给固体火箭发动机长尾喷管的热防护设计和改进提供理论依据和有益的参考,文中通过解剖某固体火箭发动机长尾喷管试验残骸,并对长尾喷管内衬残骸进行了测量和分析,给出了长尾喷管内衬的烧蚀规律。利用流场仿真的方法对长尾喷管流场进行了理论计算和分析,分析了长尾喷管内衬的烧蚀机理,分析表明凝相粒子的侵蚀是长尾喷管内衬局部烧蚀严重的主要原因。     

超燃冲压发动机尾喷管性能数值模拟研究

尾喷管是超燃冲压发动机产生推力的一个重要部件。文中以NASA单膨胀斜面喷管试验为参考,利用计算流体力学软件Fluent,采用RNG k-ε湍流模型,对尾喷管流场进行了数值模拟,研究了入口气流状态参数(比热比、静压比、马赫数、温度)对超燃冲压发动机尾喷管性能的影响,初步给出了尾喷管内流场特征以及性能随不同入口气流状态参数变化规律,为超燃冲压发动机尾喷管与燃烧室一体化设计提供一定理论参考。     

弹药侵彻混凝土过载性能的数值模拟

通过建立弹靶系统,分析侵彻模型及弹体内部炸药所受冲击载荷的动态响应,旨在揭示弹药在侵彻混凝土冲击环境下的过载特性,进而运用ANSYS/LSDYNA模拟软件,采用相应的弹药以及靶板数学模型,对弹药侵彻一定强度混凝土靶板进行了仿真计算,分别得出了弹体与内部炸药的过载曲线.并将弹体的过载曲线与Forrestal模型进行对比,仿真结果表明,弹体过载曲线峰值及总体趋势与该模型吻合较好.而且进一步预测了弹内装药的过载特征,说明模拟结果具有较高的可信度,可为同类弹药侵彻混凝土的过载特性方案设计提供参考.     

双钟形喷管流场数值模拟与试验验证

采用SST k-ω湍流模型封闭轴对称粘性可压缩N～S方程组,对双钟形喷管在不同环境压力下的流场进行数值模拟,并与相应的冷吹风试验结果进行对比验证.对比结果显示,数值模拟与冷吹风试验结果在流场结构及性能曲线上均吻合良好.这表明,该数值计算模型可有效应用于双钟形喷管的数值模拟及性能分析.计算和试验结果还显示:低空工况下,双钟形喷管在型面转折点处出现流动分离,喷管性能接近于小面积比基弧段喷管;高空工况则气流可完全附着于延伸段壁面,喷管总面积比得到有效应用.这一结果验证了双钟形喷管的高度补偿特性.     

高速旋转固体火箭发动机喷管受热状态计算

为了计算高速旋转过载下固体火箭发动机喷管受热状态,本文采用流固热耦合计算方法对喷管进行了仿真。计算结果中温度云图与受热密度分布均表明在高速旋转条件下,随着转速的不断增加以及发动机工作时间的延续,高温燃气对喷管内壁面热交换的总热流密度逐渐降低,发动机喷管喉部前端位置总热流密度最大,换热最为强烈。由于高速旋转导致的强旋流动使喷管内燃气所具有的部分动能逐渐耗散并转变为热能,壁面的传热加强。