非定常脉冲爆震来流下涡轮气动特征仿真研究

脉冲爆震涡轮发动机是未来涡轮发动机的一种有潜力的发展方向。为了厘清具有强非定常性的脉冲爆震来流下涡轮的气动性能及流动特征,为脉冲爆震涡轮发动机涡轮的设计提供技术支撑,采用非定常进口总压与总温边界条件对某单级燃气涡轮开展了瞬态数值仿真计算分析。研究结果表明：由于进口来流的强非定常性,涡轮内部流动在爆震周期的前段时间并未完全建立起流动平衡,故进出口的流量不守恒;焓降功率与扭矩功率、焓降效率与扭矩效率不相等;在一个爆震周期内,动叶进口气流攻角的变化幅度达到40°,出口绝对气流角的变化幅度达到50°。在一个爆震周期中,只有约1/4的时间段涡轮的气动状态接近设计点,故一个爆震周期中涡轮的综合功率较低。     

Supersonic driven detonation dynamics for rotating detonation engines

In this paper we present the first exploration of detonation wave propagation dynamics in premixed supersonic flows using a novel rotating detonation engine (RDE) configuration. An RDE with a coupled linear extension, referred to as ρDE, is used to divide detonations traveling radially in the RDE into linearly propagating waves. A tangential propagating wave is directed down a modular tangential linearized extension to the engine for ease of optical diagnostics and hardware configuration investigations. A premixed Mach 2 supersonic linear extension is coupled to the ρDE to investigate the effects of varying crossflow configurations for detonation propagation, particularly the interaction between detonations and supersonic reactive mixtures. Detonation waves are generated at the steady operating frequency of the RDE and visualized using high speed schlieren and broadband OH* chemiluminescence imaging. The stagnation pressure was varied from over- to ideally-expanded supersonic regimes. Experimental analysis of detonation interaction with the supersonic regimes show that the detonation propagates freely in the ideally-expanded regime. Deflagration-to-detonation transition (DDT) occurs in the over-expanded regime. Based on the data collected, the DDT process favors supersonic flow with higher source pressures.     

粉状乳化炸药燃烧转爆轰实验研究与数值模拟

对粉状乳化炸药进行了燃烧转爆轰实验,结果发现在没有持续热源的情况下,粉状乳化炸药不能自持燃烧.仅在强约束且在一定装药密度范围的情况下,粉状乳化炸药才能发生燃烧转爆轰现象.诱导爆轰距离与装药密度的关系曲线呈"U"型.研究表明,药床密度一定,粉状乳化炸药颗粒粒径越小,诱导爆轰距离愈短.火焰阵面沿轴线的传播速度大于径向传播速度,粉状乳化炸药燃烧前熔化.文中建立了粉状乳化炸药燃烧转爆轰的一维两相流数学模型,对粉状乳化炸药燃烧转爆轰过程进行了数值分析和模拟,结果发现,亚音速和超音速压缩波经过药床时作用效果是不一样的,亚音速压缩波经过药床时,压缩波的初态和终态参数是连续变化的;而超音速压缩波作用下,其初态参数发生突跃.数值模拟表明,诱导爆轰距离、爆速及压力值与实验结果吻合很好,根据模拟结果,对粉状乳化炸药燃烧转爆轰的过程进行了划分.     

基于非理想爆轰的炸药-岩石相互作用过程

对炸药-岩石相互作用过程正确和全面的理解是研究岩石爆破破碎过程的基础。通过未反应炸药采用Murnahan状态方程、爆轰产物采用JWL方程、反应速率采用三项点火-增长-反应速率模型,改进了的炸药非理想爆轰模型。实验数据对比表明,改进的非理想爆轰模型能够较好地模拟工业炸药的非理想爆轰过程。基于改进的非理想爆轰模型,研究了不同装药结构和不同耦合介质下炸药与岩石的相互作用过程。研究表明,同种炸药在纵波速度不同的岩石中的爆轰结构存在显著差异,空气和水对爆轰冲击波有明显的缓冲和迟滞作用,与空气不耦合装药相比,水耦合装药荷载峰值高,持续时间长,具有更高的能量利用率,有利于改善破碎效果。     

A sandwich-embedding method for oriented sectioning

High‐quality sections are indispensable for many scientific studies. Most published methods are often time‐consuming or require special devices. We present an easy, quick and low‐cost method for oriented embedding of thin structures using glycol methacrylate resin and self‐constructed, reusable embedding tools made of overhead transparencies. This technique allows for more flexibility in orientation than other methods, enabling precise transverse, longitudinal and even oblique sectioning.     

基于二维对称Tsallis交叉熵的小目标图像阈值分割

现有的阈值分割方法应用于目标与背景面积相差悬殊的小目标图像时,几乎都失效.为此,提出了基于对称Tsallis交叉熵及背景与目标面积差的小目标图像阈值分割方法.对称Tsallis交叉熵准则能确保准确分割时目标和背景内部的灰度均匀,而背景与目标面积差可抑制均等分割的趋势,二者综合构成了更为合理的阈值选取准则函数.首先导出了一维阈值选取公式;然后经推广得到基于二维斜分对称Tsallis交叉熵及背景与目标面积差的阈值选取公式,给出了其快速递推算法及相应的简化方法.大量实验结果表明:与目前性能较优越的二维斜分Otsu、最大熵、非对称交叉熵阈值分割方法相比,所提出的方法在小目标图像分割效果上具有极为明显的优势.     

管壳式换热器数值模拟与斜向流换热器研究

笔者从理论的角度出发,在实验的基础上,对管壳式换热器的数值模拟进行了分析,并对它的传热强化进行了阐述。     

急倾斜俯伪斜上保护层保护范围的三维数值模拟

 针对急倾斜俯伪斜采煤法上保护层保护范围的划定难题,基于有限元法,结合保护层顶底板煤岩层的物理力学参数和地质特征,采用3D- 软件模拟急倾斜俯伪斜上保护层开采中被保护层的应力场及变形场的变化过程,得出保护层的保护效果,分析被保护层的最大主应力和变形随上保护层采煤工作面推进的变化规律;并根据保护层开采的应力卸压保护准则和变形保护准则,确定保护层沿倾向和走向的保护范围。结果表明,急倾斜俯伪斜采煤法上保护层沿倾向上、下边界的卸压角分别为84.9°和68.0°;沿走向的卸压角在倾向上呈非均匀分布,大小为38.3°～51.0°;同时,由现场考察方法与数值模拟方法所确定的急倾斜俯伪斜上保护层保护范围基本一致。因此,采用数值模拟方法来研究急倾斜俯伪斜上保护层的保护范围是可行的,且结果偏于安全。     

起爆方式对聚能射流影响的数值仿真研究

应用ANSYS/LS-DYNA3D有限元分析软件,采用ALE算法对在同种装药结构条件下的药型罩顶部单点起爆、顶面双环线起爆、装药面轴向外壁中心单环线起爆、三环线起爆后形成的聚能射流分别进行了数值模拟。计算结果表明,起爆方式对射流性能有着重要的影响,不同起爆方式在装药中形成不同的爆轰波形,药型罩顶部双环线起爆比单点起爆后形成的射流头部速度提高11.6%;装药面轴向外壁线起爆比药型罩顶部任何方式起爆后形成的聚能射流头部速度都低,装药面轴向外壁三环线起爆比药型罩顶部双环线起爆后形成的射流头部速度降低18%;同时进行了验证实验,仿真结果与实验结果吻合。     

填充介质对火药装药爆轰性能的影响

为了研究火药颗粒在不同介质中的爆轰性能,在火药颗粒空隙中分别均匀填充水、氧化剂溶液、氧化剂凝胶,通过板痕试验及测时仪法研究了不同填充物对火药装药爆轰性能的影响,并与无填充物的装药进行了对比;测试了灌注液的氧平衡对火药装药水下爆炸能量的影响。结果表明,水、氧化剂溶液、氧化剂凝胶等密实介质的加入,有利于爆轰冲击波的成长及传播,装药的爆速逐渐增加。火药颗粒装药中填充含氧化剂的密实介质后,能稳定爆轰并具有良好的爆轰性能,爆速6.4 km·s~(-1)。随着氧平衡的提高,火药装药的水下爆炸能量逐渐增加,总比能量与其氧平衡存在显著的线性关系。与岩石乳化炸药、铵油炸药相比,含火药装药的比冲击波能较高,其值大于1.0 kJ·g~(-1),总比能基本相当。