某型冲压空气涡轮试验器测控系统设计与实现

根据某型冲压空气涡轮的试验要求,并结合当前先进的计算机测控技术,设计了采用PID闭环控制的寿命考核试验器测控系统,开发的应用软件满足试验技术指标、测控精度高、操作维护方便、实现了试验控制、数据自动记录和重复利用等功能;系统运行稳定,可靠性高;应用结果表明:该系统满足试验器的试验要求,具有良好的实用性.     

涵道尾座式垂直起降飞行器全包线飞行控制

本文针对一种新型涵道尾座式垂直起降飞行器的非线性控制问题, 提出一种全包线飞行控制方案. 在设计 的控制框架中, 采用统一的坐标系描述该飞行器的多模态特性. 对于不可测量的外部力矩, 设计了辅助系统进行观 测及自适应律进行补偿; 对于可测的合外力, 设计了一种基于加速度测量的拉力/姿态几何解耦方法; 同时, 给出了 保证闭环系统全局指数稳定的充分条件. 最后, 所述控制方案成功应用于一小型涵道尾座式无人机上, 并完成了飞 行器垂直/水平模态转换飞行试验, 验证了所提出方法的有效性.     

纵置双涵道式飞行器悬停控制系统设计

涵道风扇较同样直径的螺旋桨能产生更大的升力,且结构紧凑、安全性高、噪音低.以此为推力装置的可垂直起降飞行器具有良好发展前景.但其系统动力学特性是属于多变量、强耦合的非线性系统,在控制系统的设计中必须进行良好的解耦设计纵置双涵道式飞行器的飞行控制系统的控制特征进行了分析,建立基本的控制系统动力学模型,利用模型跟踪解耦自适...     

整体式固体火箭冲压发动机转级过程数值仿真

为了研究整体式固体火箭冲压发动机从助推级向冲压发动机级的工况转换(转级)过程,采用双时间步推进方法,求解非定常、三维、有化学反应的Navier-Stokes方程组,得到了发动机进气道/燃烧室一体化流场在转级过程中的变化情况,分析了相关因素对转级过程的影响。仿真研究表明,进气道出口堵盖打开前,进气道内气流保持压力振荡状态,振荡频率主要与飞行高度相关;堵盖打开后,空气与一次燃气进入补燃室掺混并燃烧,过程中发动机内流场发生剧烈的变化;堵盖打开时燃烧室内的压力对于进气道的起动至关重要。上述研究对于整体式固体火箭冲压发动机设计具有指导意义。     

空气入口速度对冲压发动机补燃室流场的影响

冲压发动机的空气入口的速度,会影响一次燃气在冲压发动机补燃室内的二次燃烧.为了提高燃烧室的燃烧效率,采用标准k-ε两方程模型和PDF燃烧模型,用双侧进气的非壅塞冲压发动机补燃室内的三维流场进行了数值仿真,分析了不同空气入口马赫数对补燃室流场的影响.结果表明,随着空气入口马赫数的增大,补燃室头部的涡流增强,但是空气在补燃...     

涡轮叶顶间隙数值仿真

叶顶间隙显著地影响着现代航空发动机的经济性和可靠性,叶顶间隙主动控制技术可以降低燃油消耗率的同时,保证安全性的要求.基于某型航空发动机的结构尺寸,分别建立了机匣、叶片、轮盘的数学模型.利用自行开发的叶顶间隙仿真程序,改进了叶片和涡轮盘数学模型,并与某型发动机整机的模拟程序相结合,计算了某型航空发动机高压涡轮叶顶间隙的时间历程变化.结果表明:叶顶间隙分别在慢车突然加速和反推力状态下出现最小值.叶顶间隙的计算结果基本上符合试验数据,说明该仿真程序不仅计算速度快,而且还具有足够的精度.     

对涡轮流量传感器的仿真研究

涡轮流量计在测量仪表中是一种非常重要的仪表。因其测量精度高、重复性好、体积小、重量轻而得到广泛的应用。但随着其测量流体粘度的增大,测量的线性度变差,对仪表系数产生很大的影响。以往的研究大多是理论分析、实验,而本文则是利用了近些年兴起的数值仿真技术来对涡轮传感器内部的速度场、压力场进行仿真,提出了对涡轮前后导流件叶片形状、叶轮叶片形状、叶轮顶隙大小的改进意见。     

水空两栖涵道风扇推进器推力理论分析及实验验证

由水空两栖机器人的应用需求出发,从理论计算、仿真以及实验三方面设计了一种涵道风扇推进器.通过理论计算,分析了风扇和电机在2种介质中的工作曲线,提出了风扇推力系数和转矩系数的预估模型.通过选取适当的预估参数,得到了风扇和电机的设计参数.根据理论计算结果,选取了一种较为合适的风扇和电机的组合方式.为了验证理论计算的可靠性,对仅考虑扇叶的理想情况进行了CFD(计算流体动力学)仿真分析.为了研究实际的涵道风扇推进器的工作情况,还对考虑涵道整体表面结构的实际情况进行了CFD仿真分析.最后,对该组合方式的涵道风扇推进器进行了实验,得到了涵道风扇在水下和空气中的实测推力系数分别为1.47×10-4和2.48×10-4,实际情况下仿真结果与其的相对误差分别为10.9%和3.6%,接近于实验本身的不确定度;得到的空气中的推力可达55 N以上,水下推力可达245 N以上,均可以满足2种介质中的使用要求.     

超音速进气道三维流场数值仿真与性能分析

减小冲压增程炮弹特别是进气道的阻力,可以提高炮弹的射程。建立了冲压增程炮弹超音速进气道的物理模型,采用N-S方程,并运用有限体积法对进气道进行了三维流场的数值仿真,得到了超音速进气道的流场结构图及性能参数,有利进行分析。重点研究了攻角对超音速进气道性能的影响。理论计算了进气道的总压恢复系数,并对进气道总压恢复系数的理论计算值与数值模拟值进行比较分析,基本一致。得到的结论为冲压增程炮弹提供了设计有效参考。     

不同工况下仿生叶轮水上推进性能数值分析

研究采用蛇怪蜥甥踏水机理设计的轮-叶复合式仿生推进装置,针对实现推进性能最大化的仿生叶轮装置设计的难点,从减少叶片能量损失的角度设计了一种压水防溅型仿生叶轮结构,如何有效获取新型叶轮结构的水上推进性能,应用计算流体力学数值方法,通过构建不可压缩非稳态的N-S主控制方程,采用欧拉网格有限体积法的离散化处理方式,综合应用VOF模型和动网格技术,实现对新型仿生叶轮水上推进性能的数值模拟,着重讨论了不同转速ω和负载P下的仿生叶轮水平速度v1和水平位移s1的变化规律,研究仿生叶轮运动中压力场、速度场和气液相的分布特点,获得了转速ω和负载P对仿生叶轮水上推进性能的影响规律.仿真分析结果表明转速ω和负载P均存在一合理区间范围,使得新型仿生叶轮推进性能最优,仿真结果可为实现仿生叶轮模型水上推进性能最优提供了理论基础.     

反折式二元超声速进气道设计及数值研究

研究固体冲压发动机进气道优化问题,为降低弹用超声速进气道的外部阻力和提高导弹飞行速度,提出了一种具有低外阻特性的反折式二元进气道方案,明确设计流程和主要设计参数的选取,并针对2~3.5Ma速度范围的应用需求开展了方案设计。进一步采用Fluent软件进行数值仿真,研究了反折式进气道的流场特性和性能水平,并与传统设计方案进行了对比。结果表明,在捕获流量相同的条件下,反折式进气道比原方案具有更小的外部阻力及外廓尺寸,还能保持与原方案相当的总压恢复性能,满足工程应用需求,为设计提供依据。     

某型燃气轮机等离子强化燃烧三维仿真研究

为对某型燃气轮机燃烧室性能进行预估,以提供燃烧室优化设计和试验定型的理论依据,对某型燃气轮机燃烧室等离子强化燃烧流场进行了三维仿真。网格在曲线贴体坐标系下进行非结构化划分,湍流模型采用RNG模型,压力一速度耦合的求解采用SIMPLEC算法,得到了燃烧室流场的点火时间、火焰筒壁面温度及流场温度分布、速度分布和物质分布等情况。仿真结果表明,某型燃气轮机的设计基本满足性能要求,但存在一些问题需要在进一步的工作中改进提高。     

空气涡轮起动机测试数据采集系统

开发了一种用于空气涡轮起动机性能试验的数据采集系统.该系统能实现试验流程的自动监控,实验数据的自动采集、处理,以及实验结果的显示、存储及打印输出.通过反映涡轮起动机状态的参数,成功地诊断涡轮起动机的运行状态及典型故障.现场运行结果表明了该系统的有效性和优越性.     

变桨距风力机特性模拟

变桨距风力机在不同风速下具有不同的运行状态和输入输出关系.文章根据空气动力学理论研究了风力机静动态特性;探讨了不同风速下,变桨距风力机的控制方案及运行状态;根据变桨距风力机不同的运行状态,设计了发电机特性和桨距角控制方案;在matlab/simulink环境下,建立了适应变桨距风力机全状态的模拟系统;在匀速风、阵风、渐...     

一种空战任务可视化仿真系统的开发

为了研究飞机作战武器的作战使用和协同对抗过程,针对新型战斗机作战使用研究需要,提出了一个以某型飞机建立的飞行和武器控制模型,同时研制了模拟座舱,数个座舱之间可以通过网络通信实现多机的协同或对抗系统。利用在FlightGear和Simulink上建立的空战视景仿真系统实现协同对抗可视化任务计算和进行仿真。结果显示,改进方案切实可行,可扩展性强,并为空战武器系统战场环境可视化提供了依据。     

橡胶密封条挤出成型的数值计算

橡胶密封条的截面形状非常复杂，影响其挤出成型的因素很多。为了分析牵引速率对密封条产品截面形状的影响，利用计算流体力学软件Polyflow。对一种典型的EPDM胶料的挤出过程进行了模拟计算。计算结果表明：牵引速率对密封条的挤出形状有很大的影响。在相同人口流量的情况下，随着牵引速率的增大，挤出物截面积减小，牵引速率在的范围内，预测的挤出物形状比较合理，对密封条挤出口模的设计具有理论指导作用。     

船用蒸汽轮机键合图建模与仿真研究

从基本物理规律出发,应用键合图理论研究了船用蒸汽轮机的仿真建模问题,以规范化的方式统一分析了汽轮机装置中同时存在的热功转换、热传递和质量迁移3种能量作用,建立了一类具有通用性的船用汽轮机装置全工况键合图模型。结合具体算例对模型进行验证,通过仿真结果与实测值比较证明模型能够真实地反映船用汽轮机装置的静态与动态工作特性,具有较好的精确性和实时性。对键合图理论在热工对象仿真建模领域内的应用作了一些探讨,所得结论具有一定的理论和工程实用价值。     

秦岭特长公路隧道火灾数值仿真研究

该文通过计算机建立了实验中所用的秦岭特长公路隧道的数值模型,并采用与实验中相同的火灾规模和边界条件对不同风速下隧道拱顶纵向温度分布进行了数值仿真研究。将仿真的结果和实验数据进行了比较,实现了对这个数值模型的有效性的验证。然后,采用这个数值模型对秦岭特长公路隧道发生火灾时的热环境进行了数值仿真研究,获得了从实验中很难得到的数据并在此基础是对隧道的性能化防火设计、消防安全措施、特别是对人员的在火灾时的安全逃生作了可靠的分析和预测。