超音速扩压器喷雾冷却数值仿真研究

为了探讨研究喷雾冷却中冷却水流量、喷射速度及喷嘴轴向分布位置等因素对超音速扩压器壁面温度的影响,借助CFD计算软件FLUENT,采用标准k-ε湍流模型,对喷雾冷却下超音速扩压器内流场进行了数值仿真。通过计算,得到了扩压器内压强分布及壁面温度分布。分析了喷雾冷却中冷却水流量、喷射速度及喷嘴轴向位置对超音速扩压器壁面温度的影响。研究表明：随着冷却水流量的增大,扩压器壁面温度降低。同时,扩压器入口处静压升高,对应仿真高度降低;减小冷却水喷射速度,可以有效降低扩压器入口处壁面温度;喷嘴的轴向分布位置对扩压器壁面温度有较大影响,仿真结果证明,喷嘴沿轴向呈对数分布有利于降低扩压器壁面温度。     

燃气活塞式弹翼展开动力系统内弹道性能分析

为了给某型燃气活塞式弹翼展开动力系统的研制和改进提供理论依据,根据弹翼展开机构的具体结构,考虑展开动力系统与展开执行机构之间的耦合联动关系及弹翼展开过程中的气动负载等,建立了该动力系统的内弹道性能分析模型并完成了性能计算,将计算结果与试验数据进行了对比分析,两者基本吻合.研究结果表明,该模型可为工程实践提供理论支持.     

旋转发动机燃烧室头部气-固两相流场结构分析

在固体火箭发动机性能的研究中,采用N-S方程、Reynolds湍流模型和颗粒随机轨道模型建立了旋转固体火箭发动机头部区域气-固两相流数学模型,针对安全性,使用FLUENT软件对不同转速发动机头部区域流场进行了数值仿真,分析和比较了有无旋转两种状态下燃烧室头部区域流场结构,研究了转速对燃烧室头部流场结构及热环境的影响.结果表明:发动机的旋转使燃烧室内部流动与传热发生显著变化,导致燃烧室头部压强升高,热防护环境恶化,而且,变化随着转速的增加而迅速加剧,影响发动机内弹道性能和头部热防护性能,为发动机设计提供安全保障的依据.     

带径向翼槽SRM点火瞬间流固耦合数值分析

大长径比固体发动机点火瞬间,固体推进剂药柱易受点火燃气压力作用产生变形,而变形的药柱又会对燃气流动产生影响,即固体发动机点火瞬间的流固耦合现象.在复杂过程中,对大中型同体发动机而言,仅有几十分之一秒到几秒,但发生故障的概率却相对较高.采用MpCCI耦合器作为FLUENT和ANSYS的数据交换平台,对带径向翼槽大长径比固体发动机点火过程中的流固耦合现象进行了数值模拟.结果表明,该型发动机点火瞬间燃气流动与药柱变形强烈耦合,药柱变形主要发生在径向翼槽的尖点处,且随点火过程的推进变形加剧.计算了点火压力冲击下药柱的位移及应力场的分布规律,研究结果为流固耦合技术为固体发动机上的应用奠定了一定的基础.     

非同轴喉栓式推力调节喷管性能影响因素分析

为了研究非同轴喉栓式推力调节喷管的性能影响因素和影响规律,文中建立了喉栓式喷管的等效喉部面积计算方法,通过数值模拟得到了喷管喉部型面、喉栓直径、喉栓型面、非同轴角度等因素的变化带来的影响。分析结果表明:喷管喉部型面和喉栓型面均采用直锥体形,更有利于推力的线性控制,非同轴角度的变化对调节性能几乎没有影响,但喉栓直径对调节影响较为显著,应在满足推力调节比的情况下,采用最合适的大小。     

固冲发动机地面试验测控系统研究

针对固体火箭冲压发动机(以下简称固冲发动机)地面试验,在对原试验设备进行改进设计和建设的基础上,基于虚拟仪器技术搭建了参数测控硬件平台,同时利用LabVIEW7.0开发了一套包含参数控制、参数标定、数据测量和数据处理在内的发动机地面试验测控系统;应用该试验系统实现了固冲发动机地面试验的模拟进气参数控制与测量和固冲发动机试验过程参数控制与测量,实现了快速试验数据处理;完成的大量固冲发动机地面试验表明系统具有扩充性好、使用方便和稳定性高等特点。     

近红外光谱光纤探头的创新设计用于骨关节炎的原位检测

创新设计了一款操作灵活、方便、适于生物医学原位检测的反射式近红外（NIR）光纤探头,通过将自聚焦透镜耦合到NIR光纤探头的顶端,并对探头结构、光纤排布进行全新设计,使光纤探头具有更高的测量精度和收集效率。通过耦合傅里叶变换近红外光谱仪对蔗糖样本进行NIR光谱采集,发现该反射式NIR光纤探头具有高效便捷的特点以及较高的光谱重复性和信噪比。采用该光纤探头对犬膝关节股骨端关节软骨进行NIR光谱离体原位检测,这些光谱数据经一阶导数2次多项式21点Savitzky-Golay平滑预处理后再进行主成分分析和Fisher判别分析。模型初始案例和交互验证案例正确识别率分别为97.62%、90.47%,样本预测集的识别率达96.43%,证明了采用该NIR光纤探头进行NIR光谱原位检测的有效性及骨关节炎识别的可行性,可为骨关节炎的临床诊断奠定实验基础。     

微波等离子推力器圆柱谐振腔等离子体流的数值研究

为了获得微波等离子推力器(MPT)圆柱形谐振腔小型化的设计参数，采用时域有限差分法(FDTD)求解Maxwell方程、有限体积法求解N-S方程、单温度局域热平衡模型求解等离子体数密度、温度等参数的全数值方法，对MPT圆柱形谐振腔在不同微波频率、相同谐振模式情况下的微波等离子体耦合流场进行了数值模拟计算。计算结果表明，提高微波频率可缩小圆柱形谐振腔尺寸。圆柱形谐振腔小型化后，在腔内压强一定的情况下，相应地工质气体的流量减小、消耗的微波功率减小，喷管喉径也减小、从而MPT的推力也减小，且不同微波频率、相同谐振模式情况下，腔内等离子体区温度、压强、电子数密度的变化规律相同。这些结论为今后MPT的小型化设计提供了理论依据。     

固体推进剂力学性能预估研究

固体火箭发动机中,药柱的结构完整性直接关系到发动机的结构完整性和可靠性,而推进剂的力学性能对保持药柱结构完整性起着重要作用,也是决定推进剂寿命的重要指标.为了预估固体推进剂的力学性能,提高系统的可靠性,将遗传算法和神经网络相结合,建立了预估固体推进剂力学性能的遗传神经网络(GA-BP)模型.利用模型预测了某固体推进剂在不同温度、湿度和时间下的抗拉强度、延伸率、弹性模量变化情况,并与试验结果进行了比较.结果表明,模型预估精度高,泛化能力强,仿真计算与试验在结果上有很好的一致性.从而为固体火箭发动机的结构完整性研究提供可靠依据.