横流环境中高速射弹超空泡流及弹道特性数值分析

为研究横流对水下高速射弹超空泡形态的演化规律及弹道特性的影响,基于VOF多相流模型,采用RNG k-ε湍流模型、Schnerr-Sauer空化模型和刚体六自由度模型,结合重叠网格技术对横流环境中高速运动的水下射弹进行了三维数值模拟。分析了3 m/s, 6 m/s和9 m/s三个不同横流速度下,射弹超空泡的演化过程、射弹表面压力分布、周围流场速度分布以及射弹的水动力特性。研究结果表明:受横流影响,射弹表面超空泡不再对称;随着时间推移,射弹的超空泡形状非对称性增加,背流侧空泡半径增大,迎流侧减小;在一定条件时,弹体迎流测的尾部会出现沾湿现象;射弹初始速度相同时,横流速度越大,头部压力的最大值越大,并且压力极值位置越靠近迎流侧头部一端;不同横流速度下,弹体运动方向的速度衰减趋势基本一致,而横流方向的偏移速度随横流速度的增大而增大。

高速航行体齐射出水过程的空化与运动特性研究

基于求解N-S方程的VOF方法,引入Schnerr-Sauer空化模型、SST k-ω湍流模型和6DOF刚体运动模型,通过重叠网格技术建立两发射弹齐射出水的数值计算模型,并进行了数值方法的有效性验证。研究了不同发射无量纲时差下射弹齐射出水过程的超空泡演化特性、射弹的弹道轨迹、偏转角变化和减阻性能,分析了超空泡流场的干扰机理。研究结果表明:同步发射出水时,射弹超空泡内侧扩张受到抑制,在出水阶段超空泡发生了非对称性溃灭;两射弹的弹道稳定性较差,其偏转角的最大值达到了3.1°;对于异步发射出水,首发射弹超空泡前沿轮廓基本对称,而次发射弹超空泡前沿轮廓内侧壁面发生膨胀,失去了对称性,随着发射时差的增大,次发射弹超空泡内侧前沿轮廓曲率变小。首发射弹在出水过程中能维持良好的弹道稳定性,次发射弹在压差作用下向内侧偏转,运动轨迹也向内侧偏移,运动过程中次发射弹的最大无量纲水平位移和最大偏转角随发射时差的增大而减小。相比异步发射出水,同步发射条件下射弹的无量纲竖直速度衰减略快。

钢包透气砖损毁原因分析

透气砖是钢包包底吹氩工艺的关键材料,其损毁是制约钢包寿命的关键因素。文章总结了精炼钢包用透气砖的类型,分析了其损毁原因,为研究提高透气砖用材料的性能提供依据。

硫酸钙对刚玉-尖晶石材料性能的影响

【目的】优化刚玉-尖晶石材料的高温性能。【方法】以板状刚玉、电熔白刚玉、尖晶石、氧化铝微粉、硫酸钙为原料制备了刚玉-尖晶石制品,研究了硫酸钙加入量对刚玉-尖晶石材料的常温性能、高温抗折强度、弹性模量和抗热震性能的影响。【结果】结果表明:随着硫酸钙加入量增加,试样常温抗折和耐压强度先升高后降低;高温抗折强度先升高后降低,抗热震性能在硫酸钙加入量少时较好。【结论】硫酸钙加入量为4.2%的试样,具有较好的常温性能、高温强度和抗热震性,其主要归因于经高温烧后硫酸钙分解生成的CaO与基质中的Al_(2)O_(3)反应生成的六方板状CA_(6),交错分布在基质中,这种结构有利于提高试样的抗热震性和弹性模量。

养护湿度对CAC结合浇注料脱模强度的影响

以板状刚玉、氧化铝微粉、铝酸钙水泥为原料制备浇注料,研究了50℃时两种养护湿度(RH=30%,RH=80%)对CAC结合浇注料脱模抗折强度和耐压强度的影响。结果表明:1)CAC结合浇注料在低湿度下(RH=30%)养护比在较高湿度(RH=80%)养护的脱模强度更高;2)CAC结合浇注料在较低湿度下养护时,生成了板片状的水化物相C2AH8和AH3,板片状的C2AH8形成的相互交错网络互锁结构可为浇注料提供较高的脱模强度;3)CAC结合浇注料养护湿度提高至RH=80%,水化产物C2AH8逐渐转化生成C3AH6和AH3,粒状的水化产物C3AH6与试样内部各组分之间空隙大幅增加,造成高湿度条件下养护浇注料强度降低。

近自由面串列超空泡航行体的流动特性研究

近自由面串列超空泡航行体的多相流动现象非常复杂,涉及了自由面与空泡的耦合作用以及2个甚至多个超空泡流场的相互干扰.采用VOF方法数值模拟了不同浸没深度条件下串列航行体的多相流动,获得了串列航行体的超空泡演化特性和流场分布特性,分析了自由面对超空泡形态及波浪特征高度的影响.研究结果表明:串列双航行体的超空泡在发展过程中出现了2个超空泡互相融合与分离、尾空泡溃灭等现象;超空泡流场的彼此相互作用导致后发航行体进入了前发航行体的超空泡内部,导致后发航行体受到的阻力减小,航行体的串列布置使后发航行体实现了减阻效果;浸没深度较小时,自由面的作用明显,航行体的超空泡形态上下对称性较差,自由面兴起的波浪特征高度较大,前端高压区压力分布沿航行体中心线不对称.

杨树新品种的SSR指纹图谱构建和倍性检测

【目的】对24份杨树种质进行指纹图谱构建、系谱关系鉴定和遗传多样性分析，并进行倍性检测，为杨树新品种鉴定和知识产权保护提供科学的理论依据，同时为杨树的育种工作奠定坚实的基础。【方法】利用 TP-M13-SSR 技术对24份杨树种质进行指纹图谱构建和系谱关系鉴定。从杨树 SSR 数据库中选取200对 SSR 引物，利用遗传背景差异大的 4份杨树种质进行引物筛选，选出19对扩增条带清晰、具有多态性且重复性好的引物对24份杨树种质进行扩增，利用 GeXP 毛细管电泳对 PCR 荧光产物进行检测，采用非加权组平均法（UPGMA）进行聚类分析，利用流式细胞术（FCM）进行倍性检测。【结果】19对 SSR 引物共扩增出102条条带，多态性条带97条，占95．10%，每个位点的等位基因数为2～11个，平均每对引物为5．37个。19对 SSR 引物均未检测到中林2025杨、中红杨和全红杨的条带差异，这3份种质相对于其他21份种质有特异的共同指纹条带；3对高效引物 ORPM_103，ORPM_180和 GCPM_1255可以将剩余21份杨树种质完全区分开。SSR 标记构建的指纹图谱与其系谱关系基本一致。对24份种质进行聚类分析，相似系数在0.50～1.00之间。当相似系数为0．56时，可分为5大类：第1类包括50号杨、中怀1号、中怀2号、I-69、帝国杨、中林2025杨、中红杨和全红杨；第2类包括青杨、森海 1号和森海 2号；第3类包括36号杨、丹红杨、南杨、239、1-116、中成 1号、中成 2号、中成3号、中成4号和中豫1号；第4类包括北抗杨和创新杨；第5类只有中林46杨。SSR 检测发现中怀 1号、森海 1号、森海 2号、青杨和中林46杨扩增出3个不同等位基因位点，其余19份杨树种质只出现 1个或2个等位基因位点；FCM 检测结果证实这5份种质均为三倍体，与 SSR 检测结果一致。【结论】本研究对24份杨树种质进行指纹图谱构建、遗传多样性分析和倍性测试，证实用 SSR标记可有效地检测亲本与子代之间的系谱关系，并准确地反映植物的倍性。筛选出 3对快速鉴别其中21份杨树种质的 SSR 引物，发现5个杨树种质为三倍体。本研究结果可为杨树新品种鉴定和知识产权保护提供理论依据。

出水超空泡的形状与弗劳德数影响的实验研究

潜射导弹/射弹超空泡出水时超空泡与界面的作用机理目前还不完全清楚,而非定常流重力作用下的超空泡形状的描述也需要进一步探讨。为此,进行了水下高速射弹超空泡出水的实验研究,用高速摄影仪拍摄了航行体出水过程中空泡形状变化的图像,测量分析了各种不同头型航行体诱导的空泡尺寸、轮廓和生成溃灭形态的变化规律,并将研究结果与已有的理论公式和半经验公式进行了对比。研究表明,对所研究的工况,Savchenko半经验公式的适用范围可以扩展到空化数小于0.12;此外,实验测得的超空泡归一化长度亦高于考虑弗劳德数影响的Vasin的理论值,文中采用一系数对该公式进行了修正。实验研究还发现,航行体头型对超空泡的尺寸影响较大,超空泡与自由液面接触后,空泡直径有一定程度的增大。

柳树种质资源遗传多样性和亲缘关系的CE-AFLP分析

利用毛细管电泳-AFLP技术,采用EcoRⅠ+3/MseⅠ+3和PstⅠ+2/MseⅠ+3引物组合,对从国内外搜集的37份柳树种质资源进行遗传多样性和亲缘关系分析。11对引物共扩增出1580条条带,多态性条带数为1399条,多态率在80.65%～94.67%之间,表明柳树种质间的遗传多样性较高。采用NTSYS-pc2.10e软件对37份种质进行聚类分析和主成分分析,在相似系数0.63时,37份种质分为2大类,一类是乔木柳,一类除小乔木康定柳外,其余都为灌木柳。聚类分析和主成分分析结果与传统形态分类基本一致,但筐柳组中簸箕柳P295和沙柳基因组水平上差异较大,P295与银芽柳亲缘关系较近。研究结果为柳树分子生物学分类、种质资源保存与利用及品种改良等研究提供理论依据。

潜射超空泡射弹出水的流体力学现象的实验研究

对带有超空泡的潜射射弹出水过程的流体力学现象进行了实验研究。用高速摄影机拍摄了射弹模型出水的全过程,清晰地观察了射弹在航行中空泡的发展、脱落与自由面相互作用及溃灭过程,分析了空泡对射弹出水姿态的影响。通过测量射弹的速度,发现出水时射弹的速度有时会呈突增现象,进一步了解了潜射射弹出水的复杂过程。

轴流压缩机转子叶栅内粒子沉积及对其性能影响的数值研究

计算了一轴流压缩机入口级的三维流场,在此基础上,通过UDF引入作用于旋转坐标系下固体粒子上的附加 力,计算了该入口级动叶内粒子的运动轨迹和叶面上粒子的沉积分布情况,并在此基础上模拟了由于粒子沉积所引起的压 缩机动叶叶栅的性能恶化,为发展气动防沉三维叶片的优化设计提供了研究基础。

基于CE-AFLP的5个美洲黑杨新品种指纹图谱分析

以5个美洲黑杨新品种(丹红杨、南杨、中林2025杨、中红杨和全红杨)为实验材料,利用CE-AFLP(毛细管电泳-AFLP)技术,采用EcoR I+3/Mse I+3和Pst I+2/Mse I+3引物组合构建指纹图谱,并进行遗传多样性分析。结果表明:从36对引物组合中筛选出12对扩增条带数目多、稳定且清晰的引物进行扩增,共获得条带数877条,多态性条带数315条,平均多态率为35.92%。采用UPGMA法进行聚类分析,相似系数为0.74～1.00;丹红杨与南杨之间的差异较大;在相似系数0.98时,中林2025杨与中红杨和全红杨分为两类,11条稳定特异的条带可以作为鉴别它们的依据;全红杨和中红杨之间未监测到稳定清晰的特异条带,初步认为2个品种在基因组水平上没有明显差异。

固体粒子在压缩机叶栅内的部分沉积模型研究

针对轴流压缩机叶栅内固体微粒沉积的问题,发展了新的粒子沉积模型(部分沉积模型)。采用此模型和普遍采用的完全沉积模型进行了计算,计算结果表明两种模型对叶栅前缘处的粒子沉积影响明显。采用部分沉积模型时,叶片前缘处不会出现短时间内不合实际的大量沉积现象,而表现为一种比较均匀的粒子沉积。

水下超音速气体射流胀鼓和回击的关联性研究

阐述了水下超音速气体射流的实验研究结果.用高速摄影仪实时记录了水下超音速气体射流喷射的状态,清晰地演示了射流气体在上中游流域的演化过程.具体分析了水下高速气体射流的动态不稳定性形貌,并从实时记录的射流照片中统计测量出了胀鼓和回击随机频率.结果发现,胀鼓频率越大,回击频率越大;胀鼓频率随着喷嘴的驻室压力与出口背压的比值增大而增大.通过胀鼓与回击事件前后实验数据的对比分析表明其二者之间存在相关性:胀鼓和回击均由射流内部压力振荡引发并且存在一定的随机性;胀鼓是回击前的能量积聚一个前征和表现,当胀鼓的振荡即能量积聚到一定程度后,引发回击.

伴随超空泡产生的高速细长体入水实验研究

介绍了几种不同工况下高速细长体入水过程的实验研究工作.用高速摄影仪实时记录了细长体高速入水时与自由液面之间的瞬态相互冲击作用,清晰地观察了细长体高速入水后诱导生成的水中空泡流的形态及其演化过程.具体分析了几种工况下高速细长体入水瞬间自由面的波动特性和细长体入水后运动的不稳定性.从实时记录的照片中,测量出相邻2帧图片之间的细长体的位移差之后,计算出细长体在入水过程中以及在水中的瞬时速度.通过分析物体速度的变化趋势,了解了超空泡流动的复杂过程.

钝体倾斜和垂直冲击入水时引起的超空泡流动特性实验研究

对4种不同头型的钝体、以不同初始速度在小倾斜角度和垂直状态下入水,所产生的空泡流进行了的实验观察,分析了不同工况下空泡产生和发展的特性。实验结果表明:对于倾斜入水及垂直入水,圆台头和平头(即空化器均为圆盘)实验体均能形成较稳定的入水弹道;初始入水速度较低时,空泡的闭合方式为深闭合;初始入水速度较高时,空泡的闭合方式为表面闭合,且运动速度衰减得更快。测量得知,钝体倾斜入水产生的空泡的前部外形轮廓与Logvinovich的半经验公式给出的结果相吻合。在垂直入水的情况下,调查了物体头部对空泡的起始点位置及其形态的影响。

激波与可运动颗粒群相互作用反射与透射机理实验研究

对水平圆柱形激波管内可压缩性气体与颗粒群的相互作用进行了实验研究与理论分析。利用由压力传感器、信号放大器、示波器和计算机组成的压力测量系统对激波与颗粒群作用时的动态压力进行了测量。发现激波管内发生的是一个复杂的过程,包括激波与颗粒群作用时伴随了激波和膨胀波的反射与透射现象、激波和膨胀波与接触面的干涉、以及激波从激波管端壁的反射等现象。当颗粒装载比α=1时,透射激波被直径为6mm的颗粒群衍射并且有膨胀波紧随其后,因此由透射激波引起的第一个压力峰急剧下降。颗粒装载比和颗粒直径影响透射激波的衍射和衰减。

水深和弹体长径比对超空泡弹体阻力系数及空泡形状影响的实验研究

为研究超空泡射弹的运动规律,用高速摄影机拍摄了3种长径比的弹体,在6个不同的水深下产生的超空泡的运动过程,对超空泡与自由面相互作用过程进行了研究。结果表明：随着水深的增加,超空泡的体积会变小,持续时间会变短,弹体的阻力系数会增大;当超空泡可以完全覆盖住弹体的情况下,如果速度相同,随着弹体长径比的增加,超空泡的体积基本保持不变,但其阻力系数会增大;随着水深减小,当超空泡与自由面发生相互作用时,空泡的尺寸（体积）增大、并且空泡的持续时间变长,这应该是大气进入到超空泡内的缘故;以长径比为8的弹体为例,空泡的持续时间从5~6 ms增加到12 ms以上,空泡无量纲长度和直径分别约增加了30%和15%.

基于三维粘性流动分析的离心压缩机叶轮设计方法

本文尝试了一种以三维粘性分析为参考准则设计离心压缩机三元叶轮的实用方法.以角动量为控制手段对Krain实验叶轮进行了变型设计,并对Krain原始叶轮与新设计叶轮进行了三维粘性流场计算,对典型通流截面的子午速度与转子焓分布做了分析,并对三种叶轮的总体性能进行了比较。结果表明,角动量的不同分布对所设计叶轮的压比和效率有明显的影响。

水下连发射弹的超空泡流动特性研究

基于Fluent流体仿真软件,采用用户自定义函数控制的动网格技术,对水下连发射弹的超空泡流场进行了数值模拟。通过与1组实验工况的比较,证实了所采用的数值模拟计算方法的可靠性。分析了两连发和3连发射弹情况下,超空泡流场的相互作用及其变化机理;得出了射弹超空泡无量纲长度在超空泡流场作用下的变化特点,计算出了流场的速度变化曲线和速度矢量等。研究结果表明:两射弹间的超空泡融合后,会在超空泡尾部区产生高速回射流并产生大量旋涡。这些旋涡引起的扰动能致使后续超空泡快速溃灭,表明了超空泡的极其不稳定性。后面的射弹进入前面射弹的空泡内后,其阻力系数达到最小值。当两连发超空泡射弹通过扰动区域时,前后超空泡都受到干扰,从而造成了它们的阻力系数增减。