AZ91D镁合金流变铸轧的多孔介质数值模拟

采用多孔介质模型对镁合金流变铸轧进行数值模拟,分析不同浇注温度下铸轧区的温度分布和固相率分布,对比多孔介质模型与纯液态模型之间的差异,并通过实验结果确定最佳模型。结果表明:不同浇注温度下铸轧区内的温度分布和固相率分布规律相似,但完全凝固点的位置不同;对比分析得到最佳浇注温度为840 K,多孔介质模型模拟结果与实验结果高度一致。因此在流变铸轧的数值模拟中,多孔介质模型比纯液态模型更具可靠性。     

旋转式室温磁制冷回热器二维多孔介质模型仿真

在考虑了主动式回热器（AMR）中单元小格内磁热性工质粒径的不同和位置分布随机性的情况下,建立了室温磁制冷机关键零部件——AMR的二维多孔介质模型,并对系统进行数值模拟计算优化。与实验结果对比表明,该模型的计算温度曲线与实验结果温度曲线具有相同的发展趋势,个别区域存在一定的计算误差,但其在可以接受的范围内。通过分析冷却流体流量、AMR转速以及磁场强度对室温磁制冷机性能的影响,结果表明：当换热流体流量增加时,有助于抵消AMR中残留液体对于性能的影响;转速的增加减少了换热流体与磁工质的换热时间,对于制冷机的性能存在不利影响,但是这一影响在冷却流体流量较大时会变小;增加磁场强度有助于减轻残留液体对于制冷量的影响,系统性能也有明显的提升。在考虑了主动式回热器（AMR）中单元小格内磁热性工质粒径的不同和位置分布随机性的情况下,建立了室温磁制冷机关键零部件——AMR的二维多孔介质模型,并对系统进行数值模拟计算优化。与实验结果对比表明,该模型的计算温度曲线与实验结果温度曲线具有相同的发展趋势,个别区域存在一定的计算误差,但其在可以接受的范围内。通过分析冷却流体流量、AMR转速以及磁场强度对室温磁制冷机性能的影响,结果表明：当换热流体流量增加时,有助于抵消AMR中残留液体对于性能的影响;转速的增加减少了换热流体与磁工质的换热时间,对于制冷机的性能存在不利影响,但是这一影响在冷却流体流量较大时会变小;增加磁场强度有助于减轻残留液体对于制冷量的影响,系统性能也有明显的提升。     

基于多孔介质的某大口径装药床点传火特性

为了深入研究主装药的装填密度对点火药燃气在药床内传播特性的影响,搭建了某大口径密实装药床点传火系统试验平台,试验拍摄记录了火焰序列图及部分测压点压力变化情况;采用多孔介质模型模拟药室内的颗粒药床,建立了与试验装置对应的点传火系统模型,对点火药燃气在颗粒药床中的流动过程进行数值模拟,将模拟计算结果与试验结果进行对比,验证...     

基于多孔介质模型的点火火焰在发射药颗粒床中的传播特性

为了研究中心传火管点传火结构下点火药燃烧后产生的火焰在发射药药粒填充床中的传播特性,使用多孔介质模型模拟发射药药室颗粒填充床,并采用N-S方程模型对点火药燃烧产生的高温高速气体在发射药颗粒床中的流动传播过程进行数值仿真计算,并以温度场的等温面传播等效于火焰阵面传播,仿真数据与试验数据进行对比。结果表明,在密实装药床下,点火火焰传播过程中,以等温面等效于火焰阵面,火焰传播速度的仿真计算值为91 m·s^-1,与试验测得96 m·s^-1较为接近;仿真得到的高温火焰气体传播的温度场云图与试验拍摄的火焰传播图像具有较好的一致性;采用多孔介质模型计算所得的膛内3处测压孔的压力数据与试验测得的压力数据吻合度较高。     

弹着点对多孔钢板抗弹性能影响的数值模拟

为明晰弹着点位置的变化对多孔钢板抗弹性能影响的趋势,应用ANSYS/LS-DYNA分析技术,对多孔钢板在15°法线角抗14.5 mm穿燃弹侵彻进行数值模拟,取得弹着点位置不同时14.5 mm穿燃弹对后效靶的侵彻深度。结果表明,孔中心的防护能力最弱,孔边缘右侧及3孔之间防护能力最强。     

初始分离条件对航弹与载机分离安全性影响的数值模拟研究

为研究投放条件对航弹与载机分离安全性的影响,采用非定常计算流体力学数值模拟方法和动网格技术,同时耦合求解六自由度弹道方程,对航弹与载机的分离过程进行模拟。给出载机在不同飞行马赫数、攻角、侧滑角、飞行高度及航弹在不同初始下抛速度、角速度条件下,航弹从载机投放后的分离轨迹和姿态变化规律,研究了这些因素对分离安全性的影响。研究结果表明：初始分离过程中载机对航弹有很强的气动干扰,对航弹的气动特性、分离轨迹及弹体姿态影响很大;随着分离马赫数、投放攻角增大,载机对航弹的气动干扰增强,航弹的分离安全性变差;对于挂载于左侧机翼下的航弹,一定的负向侧滑角有利于弹体与载机安全分离;飞行高度越高,越有利于航弹与载机安全分离;一定的初始下抛速度和适当的下抛初始角速度有利于安全分离。     

连续旋转爆轰三维流场的数值模拟

基于带化学反应的三维Euler方程,采用氢气-空气的9组分19步基元反应简化模型,对圆环形燃烧室内的旋转爆轰进行了数值模拟。数值计算采用二阶精度波传播算法和二阶Runge-Kutta时间分步算法。通过数值计算得出爆轰波传播扫描照片,与相关文献中通过高速扫描照相机得到的扫描照片相比符合的很好,并详细描述了连续旋转爆轰波的三维流场及传播特性。数值结果表明,爆轰波能够以旋转方式沿预混气层稳定传播。在侧向稀疏波和前一次爆轰产物的共同影响下,二次爆轰波形成爆轰亏损。     

基于水平集函数的固体火箭发动机瞬态内流场模拟方法研究

针对固体火箭发动机装药燃面退移下的瞬态内流场模拟方法进行研究,采用水平集方法捕获发动机工作过程中的装药燃面,多孔介质模型约束装药区域的流动特性,建立了一种可以准确模拟发动机内流场瞬态流动的水平集和多孔介质耦合方法（LSPM）。采用该方法对有壁面退移的圆管通道流动问题进行了计算,对短内燃管形装药和复杂翼柱形装药发动机进行了模拟。研究结果表明：LSPM计算结果与动网格方法吻合较好,可以较好地处理有界面退移的加质流动问题;LSPM压力和燃面的计算结果与零维内弹道结果基本一致,可以准确计算装药燃面退移下的发动机瞬态内流场。     

入射激波强度对抛物形凹腔内激波聚焦影响的数值研究

为得到入射激波强度对抛物形凹腔内激波反射聚焦过程的影响,采用结构自适应加密网格和波传播算法,计算马赫数分别为1.1、1.3、1.5、2.0、3.0和4.0的平面入射激波在二维抛物形凹腔内的反射和聚焦过程。计算结果表明：入射激波在凹腔壁面上的反射依次为直接马赫反射、反转马赫反射和过渡规则反射;三波点及马赫干在对称面上的碰撞是形成高能区域的原因;随激波强度增加,在凹腔壁面反射的激波由在聚焦前后都在对称面上反射变为只在聚焦后反射,再到最后不会反射;三波点在壁面上的反射和在对称面上的反射随入射激波马赫数增大,其距离和时间间隔缩小。     

砂土底质浅水条件下实船地震波的检测试验

舰船低频辐射噪声在浅海的海底岩土层中引起的弹性波被称为舰船地震波,可用于识别舰船目标。为了探讨砂土底质浅海环境下舰船地震波的检测距离和信号特征,利用三分量微幅地震波检测仪,在砂土底质的内陆河道开展了实船地震波检测试验,获取了多个批次随机船只的地震波检测数据。实船地震波检测数据的时频图结果表明,在砂土底质浅水条件下,地震波信号的竖直分量传播距离相对水平分量较远,远距离地震波信号的频率成分主要为螺旋桨的轴频和倍频,多数船只基于地震波线谱的探测距离能达到1 000 m以上。