超燃冲压发动机性能的准二维计算方法

为了能在双模态超燃冲压发动机流道方案初步论证中提供一种较快速的发动机性能计算方法,在二维N-S方程基础上,引入一维完全燃烧计算方法,提出了预估超燃冲压发动机性能的准二维计算方法。该方法能够计入激波、边界层分离等对发动机性能的影响,可在较短时间计算出整机推力、比冲性能和沿程热力学参数。通过对自由射流发动机计算,验证了此方法。并在此基础上,初步分析了燃料喷注位置和流道构型对发动机性能的影响。      

超燃冲压发动机尾喷管性能研究

通过数值模拟分别研究了尾喷管几何参数(初始膨胀角、面积扩张比、尾喷管总长度、外罩长度等)对尾喷管性能的影响.得出各几何参数对尾喷管性能的影响规律,为超燃冲压发动机尾喷管的设计提供了理论依据.     

H2O/CO2污染对煤油燃料超声速燃烧影响数值研究

在纯净空气与H₂O/ CO₂污染空气来流对比试验结果基础上,采用数值计算方法和化学动力学方法,研究了H₂O和CO₂污染组分对煤油燃料超声速燃烧的影响,获得了试验手段难以得到的燃烧室流场参数和性能数据。完成了相应的煤油燃料超声速燃烧室二维数值计算,其中匹配了进口总温、总压、马赫数、氧气摩尔分数和工作当量油气比。将数值计算结果与相应试验测量值进行了对比分析,并结合燃烧室流场数据、性能参数分析了H₂O和CO₂污染的动力学影响、以及对燃烧室性能的影响。研究表明:(1)数值计算结果与实验测量值总体上吻合,两种手段均体现了纯净空气来流时不同煤油当量油气比的燃烧室性能,并反映了一致的“污染效应”影响趋势;(2) H₂O污染、H₂O+ CO₂污染的存在降低了煤油燃料超声速燃烧室性能,体现在燃烧诱导压升、燃烧效率、流向冲量增量的下降,而且随着污染组分含量的增加,燃烧室性能下降越加显著。      

雷诺数对超燃冲压发动机隔离段内激波串的影响

雷诺数是超燃冲压发动机隔离段内激波串的重要影响因素之一。采用数值模拟的方法对不同来流雷诺数条件下的二维隔离段内流场特征进行计算,分析了来流雷诺数对隔离段内激波串起始位置和结构的影响。结果表明:在高马赫数来流时,雷诺数对激波串有一定的影响,但不明显;在适当马赫数(Ma=1.8-2)时,激波串起始位置与雷诺数呈线性关系;在低马赫数来流时,雷诺数对激波串的影响消失。     

超燃冲压发动机凹腔内补氧的强化点火试验

在超燃冲压发动机扩张型燃烧室中,对凹腔内局部补氧的点火强化方法进行了试验研究。采用高速摄影手段研究了不同的补氧方式对凹腔内火焰分布特征和燃烧强度的影响,并针对并联双凹腔燃烧室构型,研究了在单侧凹腔补氧条件下向异侧凹腔的火焰传播过程。试验结果表明,采用凹腔内补氧的方式能调节凹腔内的燃料浓度分布、改善凹腔内的燃烧过程,控制燃烧放热强度;稳态燃烧情况下,观察到凹腔驻留火焰的两种存在特征,分别表现为:由回流区热量反馈机制作用下的凹腔局部驻留火焰和燃烧室全局压力反馈影响下的凹腔剪切层火焰。只有在单侧凹腔燃烧建立了全局压力反馈的条件下才能实现凹腔火焰的异侧传播。      

超燃冲压发动机高温燃料流量调节阀的热力学特性研究

该文提出了一种滑阀式超燃冲压发动机高温燃料流量调节阀。由于高温阀的工作温度最高可以达到500℃,因此阀的热力学特性对阀芯和阀套摩擦副之间的正常配合,甚至于整个阀以及阀控电磁铁的正常工作都会产生严重影响,所以对高温阀的热力学特性进行研究是十分必要的。采用有限元方法建立了高温阀的二维热传导和流体动力学模型,得到了固体与流体之间的热通量,并对固体和流体分别建立了热传导模型和湍流模型,给出了固体内的温度场分布及流体内的流场分布情况,而且与试验结果进行了比较,为高温阀的结构设计和改进提供了理论基础。     

超燃冲压发动机各部件阻力特性仿真分析

采用CFD技术,对高超声速冲压发动机冷流状态下阻力特性开展了数值模拟研究.对发动机不同部件的阻力大小及不同阻力类型的占比进行了对比分析,为发动机性能预测和评估提供了有效支撑.     

喷水位置和喷水量对铝水冲压发动机燃烧分析

针对水冲压发动机燃烧过程中不同喷水位置和喷水量两种主要影响因素,以金属/水冲压发动机为物理模型,以N-S方程为数学模型,以数值模拟方法为研究手段,湍流采用重整化的k-ε湍流模型,燃烧采用Eddy-Dissipation模型,模拟了不同条件下补燃室内燃烧两相湍流流动,以燃烧效率为评价准则计算了不同条件下补燃室燃烧效率,得到了优化的二次进水位置和一次进水分配比。     

超燃冲压发动机隔离段中激波串演化发展过程研究

隔离段内流场波系结构对超燃冲压发动机进气道的启动起着重要的作用,它是衔接进气道和燃烧室的桥梁.采用二维耦合隐式NS方程和RNG k-ε湍流模型对二雏超燃冲压发动机隔离段内流场进行了数值模拟,研究了其内部激波串的演化发展过程.结果表明:出口反压的升高可使激波串沿隔离段内流道往上游移动;伴随着激渡串的前移和马赫盘的出现,隔离段壁面附近涡亦成对出现;随着隔离段出口反压的逐步升高,激波串强度逐渐增强,由斜激波逐步转变为正激波串、λ正激波,直至将激波串推出隔离段,造成进气道的不启动;等直隔离段相比单壁扩张隔离段和双壁扩张隔离段,其抗反压能力更强,更能有效隔离燃烧室压力对进气道工作状态的影响.     

浅谈氢燃料发动机的异常燃烧

由于氢燃料发动机自身工作过程的组织不当,容易出现早燃、爆燃和回火等异常燃烧现象,导致发动机性能的急唰下降,甚至无法正常工作。在全面分析有关氢燃料发动机异常燃烧的研究成果的基础上,整理出氢燃料发动机异常燃烧的机理、特点和避免异常燃烧产生的方法,总结出早燃、爆燃和回火三者之间的关系,为进一步研究氢燃料发动机的正常工作提供了指导意义。     

某重型燃气轮机燃烧室燃烧流动的数值模拟

对某重型燃气轮机燃烧室燃烧天然气进行数值模拟,在模拟过程中采用了雷诺应力模型、EBU-Arrheniue湍流燃烧模型和六通量辐射模型来描述其燃烧流动过程,运用FLUENT软件求解了三维流场和温场分布.计算结果能够很好地反映该重型燃气轮机燃烧室燃烧流动特点,对预测燃烧室内的燃烧流动有一定参考价值.     

机电系统数值计算和数值模拟的研究

在工程实践中,特别是在自动控制装置中,机械结构和反馈控制的电路系统是具有广泛应用的机电耦合系统。本文讨论该系统的数值计算和数值模拟的方法。对于机械结构部分采用有限元法进行模拟计算,对于反馈电路控制系统,在输入与输出之间通过传递函数建立联系,最后联立对机-电耦合系统的运动微分方程进行求解,分析其稳定性,供工程技术人员和设计者参考。     

致密多孔层板冷却结构研究

应用FLUENT软件对内部绕流形式不同的7种层板结构进行流动与换热的耦合计算,分析扰流柱、冲击孔、气膜孔之间的排布方式以及堵塞比等参数对层板冷却效率与相对压力损失的影响规律。研究表明,层板结构以冲击孔和气膜孔呈现长菱形分布、扰流柱呈梭子形排布的方式较好,压力损失小,综合冷却效率可以提高10%左右;在进气流量相同的情况下,不同的层板结构压力损失相差不大,压力损失主要发生在从环腔经气膜壁进入火焰筒流出的过程中;增加扰流柱的数量或者是增大扰流柱的直径都会带来堵塞比的增大,层板的相对压力损失会随之增加,综合冷却效率增大,一定程度上强化了换热。     

明线会车压力波幅变化规律研究

两列车高速相向运行过程中产生的气动压力波,有可能对列车及其线路造成不利影响,引起强度问题、运行稳定性问题、轮轨磨损问题和安全问题。特别是高速列车运营以来,世界各国的铁路工作者一直希望了解会车压力波随车速和线路间距等参数的变化规律,但至今仍没有一个统一的认识。依据计算流体力学方程,利用有限体积数值求解方法,仿真分析4.26～5.26 m,6种线路间距,从静止到500 km/h时速的38种会车速度,共计100余种运行工况下的会车过程,获得会车压力波幅系数、正压波幅系数和负压波幅系数与线路间距及列车交会速度间的变化规律,得到任意车速会车时三者间统一的关系式。可为高速列车设计和高速铁路建设提供参考。     

基于计算流体动力学的两栖车辆水动力特性数值计算

应用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)理论,建立某型两栖车模型带自由表面粘性绕流场的数学模型,阐述求解的数值计算方法.采用RNG κ-ε湍流模型、流体体积法(volume of fluid,VOF)和压力隐式算子分割(Pressure implicit with splitting ofoperators,PISO)算法,运用FLUENT软件对车体绕流场进行三维瞬态数值计算,得到绕流场的速度与压力分布、阻力和兴波特性,并结合相关试验数据验证了数值方法的正确性,解决了以往由于忽略兴波特性导致数值计算结果随航速提高误差不断增大的问题.在此基础上,对该两栖车外形提出了优化方案,计算分析车体首、尾端切角及车轮不同收、放状态对绕流场的影响.计算结果表明,两栖车改进后的水动力性能有了较大改善,航速10 km/h时,减阻效果可达原车总阻力的51.2%,为减阻提速的研究提供了一定的参考.     

进气系统空气流量计布置数值研究

为揭示流场对进气系统空气流量计的影响,基于标准k-ε湍流模型,利用STAR-CCM+对不同插入角度、深度、轴向位置、管路入口圆角半径等因素影响下的空气流量计性能进行了系统研究,并与试验进行对比验证了数值方法的可行性.研究表明:插入角度和深度对速度偏差影响明显,且在高流量区,速度偏差相对更小;存在最佳插入角度和最佳插入深...     

增压锅炉烟气发生器燃烧流场与污染排放数值分析

为了考察设计方案中增压锅炉烟气发生器的阻力大小及流场条件能否满足系统设计要求,采用FLUENT程序,对增压锅炉烟气发生器设计结构方案的燃烧流场及阻力进行了数值分析,同时考察了发生器的污染物排放性能。数值模拟时采用了RNGk-ε湍流模型、P-1辐射模型、液体燃料喷雾燃烧过程的颗粒轨道模型和PDF燃烧模型,对设计方案的压力场、温度场及NOx排放进行分析,得到了设计方案的阻力特性、温度分布和排污特性。结论表明:该方案的阻力大小及出口温度能够满足设计要求。该工作为优化烟气发生器结构和污染控制具有重要的指导意义。     

磁通门探测器的数值计算与仿真

给出了磁通门探测器的数学模型及其数值计算和计算机仿真的方法，并通过实例计算和模拟探测器内部各种物理量的波形、量值和相互关系，解决了电压刺激和非正弦波激励在传统分析计算中存在的难题，最后介绍了第Ⅱ类磁芯的计算要点。