一般物态方程形式下爆轰产物的一维等熵流动

研究了一般物态方程形式下一维平面和柱、球面对称CJ爆轰波后产物的等熵流动,给出Riemann不变量的表达式、Euler和Lagrange形式的自相似流动方程组,得到一个高精度近似解析解,在实验测量合理的范围内本文理论与实验基本符合。为了具体应用上述理论,给出四种普遍公认的物态方程(γ律、JWL、HOM和W.C.Davis近来提出的形式)的等熵线和声速曲线,以及较一般情形中产物或惰性介质沿等熵线的比内能表达式。四种等熵线差别不大,表明爆轰数值模拟中不但要应用产物的等熵线,还应注意产物能量状态方程是否适当。本文的理论计算方法,可作为产物一维流动数值模拟正确性的有效校核手段。

基于等熵流动理论的废气射流自吸装置的设计

基于单相气体等熵流动理论,提出了一种废气射流自吸装置较为简单的设计方法,对影响该型自吸装置的主要工作参数和工作性能指标参数进行了分析,并给出了计算方法。实验研究结果表明,实验值和理论值基本一致,该设计方法具有较强的实用性。

平面定常跨声速等熵流动的分析(英文)

首先提供了一个新的表达式,可将等熵流动方程变换为Cauchy-Riemann方程,并给出一个绕任意二维物体的亚声速流动的精确解。其次提供了另一个新的变换式,连同一个坐标变换式,便可把等熵流动方程变为双曲型方程,并获得了跨声速流动的精确解,而这两个解能使速度、压力及密度在声速线附近保持连续性。

自由活塞激波风洞压缩管非等熵流动分析

在自由活塞驱动的高超声速地面试验设备中,自由活塞压缩器的运行状态对于试验气流状态参数、试验时间及设备安全性起到决定性的作用.研究基于FD-21自由活塞激波风洞结构参数,针对典型的活塞压缩器运行状态展开数值模拟和等熵理论预测,分析压缩管中的波系结构和非等熵效应引起的流动参数变化.进一步地,将压缩管中的总熵变来源分解为激波和黏性两部分;改变驱动压力、活塞质量、压缩管初始压力和压缩管长度进行数值模拟,分析熵变变化规律,并进行参数影响的归一化分析,结果表明归一化后的熵变仅与压缩比有关;最后,对等熵理论进行修正,修正后的压缩管压力与实验和数值结果更为吻合.

氩等离子体发生装置等熵流动的解析表达式

本文从氩等离子体的简化状态方程出发,结合气体动力学和热力学等基本方程,直接推导出适用于各种氩等离子体发生装置(如等离子体手术刀,微束等离子体焊接和等离子体热化学等)的解析表述式。这些表达式的主要特点是:各物理量密切联系装置的几何尺寸,工程计算和设计简便,各物理量适应宽广工程应用范围,并能给出相当精确的计算结果。

喷管中气液两相混合物流动的等熵分析

文章基于均质混合物的等熵和正压条件,建立了喷管内定常气液两相流动的等熵模型及其微分方程,并因此得到了喷管内混合物压力、体积分数、马赫数以及温度之间的等温与等熵的解析关系。解析解表明,气液质量流率之比增加,喷管内混合物的温度变化明显,而混合物的临界流动特性与滞止点的气体体积分数有关。基于以上解析关系以及连续性方程得到喷管线型与压力分布的解析关系,通过该关系可以根据期望压力分布逆向设计得到喷管线型,或者根据给定喷管线型求解得到喷管内的流动。

关于欧拉方程和伯努利方程适用条件的探讨

从动量守恒和能量守恒出发,详细地阐述了欧拉方程和伯努利方程的推导过程。从两个方程的推导过程可以清楚地看到,欧拉方程适用的充要条件是黏性偏应力张量的散度为零,流体黏度为零只是欧拉方程成立的充分条件而非必要条件。伯努利方程除了需要适用欧拉方程外,还需要满足流体正压、质量力有势、流动定常的条件,如果需要保持系统的总能量守恒,则正压流体条件需改为等熵流动条件。

低温跨声速风洞设计中的真实气体效应研究

风洞以低温气体为介质运行时,气体会表现出热力和热值的不完全,风洞回路气体流动参数计算需要考虑低温真实气体效应。计算给出了氮气介质在温度100~323 K、压力100~450 kPa范围压缩性因子和比热比的变化规律,并通过将等熵膨胀系数引入一维完全气体流动方程,发展了低温跨声速风洞气流流动参数计算分析模型,获得了跨声速风洞高速运行时气流液化温度和压力的组合边界包络线。对比分析结果表明:在低温跨声速风洞的运行压力(115~450 kPa)和温度(110~323 K)范围内,基于等熵膨胀系数计算得到的气体流动状态参数的理论计算值与气体真实物理解的偏差小于1%,完全可满足低温跨声速风洞工程设计需求。

压缩空气发射球形焰火弹仿真分析

为改善传统焰火的燃烧随机性和提高发射稳定性,尝试利用压缩空气驱动焰火弹丸来代替传统的火药燃烧驱动发射过程。建立了压缩空气发射球形焰火弹丸的仿真模型和C++计算程序,模拟了高压气体驱动下球形弹丸在发射管内加速和在空气中自由飞行的过程。研究结果表明,建立的模型能够有效反映高压气体驱动球形弹丸的运动特征和规律,针对直径50 mm,质量105 g的球形焰火弹,可以采用50 mL初始体积,弹丸行程1 m的发射管,设置发射角度为65°,初始气体压力分别为2.65 MPa和3.85 MPa时,焰火弹丸可达150 m和200 m预定高度。研究结果可为压缩空气驱动球形焰火弹丸发射系统的研发提供有效的理论支撑。

振动气吸式穴盘播种机的吸种性能研究

为了促进精量播种机的开发与应用 ,该文对振动气吸式穴盘播种机的吸种性能进行了理论分析。在种子盘近似单频被激振动的情况下 ,忽略种子空气阻力 ,使被抛掷的种子“沸腾”起来 ,以减少种子间的内摩擦力 ,提高吸种 ,固种能力。此时把空气流看作等熵流动 ,从而得出数学模型。试验结果与数学模型基本吻合。结果表明 :在一定的真空度下 ,随着吸嘴直径的增大 ,吸种能力也随之上升 ,但吸嘴直径一定要小于种子的直径。吸种质量随吸嘴真空度的增加而提高 ,真空度较小时 ,对吸种高度的影响比较明显 ,真空度较大时 ,影响较小。真空度有一极限值 4 8k Pa,在此真空度以上不能改善吸种质量 ;而在一定的真空度下 ,吸种高度随吸嘴直径变化比较明显均匀。

炸药裂缝燃烧增压过程的一维理论

为了深入理解炸药裂缝燃烧演化过程中的压力增长行为,提升对事故点火下武器装药向高烈度反应转变机制的认识水平,基于炸药预置裂缝燃烧演化压力历程分析,对某HMX基PBX炸药裂缝燃烧的增压过程开展了理论计算。采用气体动力学相关理论建立了简化的炸药燃烧产物流动模型,基于一维等熵流动假设预测了不考虑黏性和摩擦阻力情况下炸药预置裂缝的燃烧压力增长过程,计算结果显示压力增长阶段与实验结果定性符合,为理解炸药裂缝燃烧的增压行为提供了一种理论解释。

低压迅速减压舱减压平衡的研究

为实现迅速减压舱0.01 s迅速减压,设计了一种负压迅速减压方法。通过可压缩气体一维定常等熵流动理论,推导装备迅速减压舱喉道流速方程、流量方程以及减压平衡方程,研究体积参数、初始压强与减压时间之间的关系;同时采用Fluent软件对减压过程进行动态模拟仿真。通过理论计算设计合理体积参数进行实验,实验结果验证了理论模型的正确性,实现0.01 s迅速减压。

废气射流自吸装置的原理与设计

通过对废气射流自吸装置工作原理的分析,提出了采用单相气体等熵流动理论来设计与计算喷射器主要工作参数与性能指标的方法。研究结果表明,试验值与理论值基本吻合,从而为合理设计该型自吸装置提供了一定的依据。

超音速气流小孔出流测试技术

根据气体动力学原理设计安装一简易测试装置．通过对三种小孔拉伐尔喷咀的实际测试，证实这种测试技术对鉴定小孔超音速喷咀的性能、确定最佳供气压力和改进设计是可靠的．进而对这类喷咀的推广应用，提供了廉价的测试手段．

气缸式呼吸模拟器数学模型研究

为了更好的进行鉴定飞行员机载氧气系统低压舱高空性能试验,提出一种用于模拟人体呼吸的模拟器,模拟人体在正常环境下以及高低压环境中的呼吸动作,研究呼吸模拟器进出气体质量的实时变化及呼吸阻力等指标参数。通过应用可压缩流体一维定常等熵流动的基本理论,对呼吸模拟器的控制系统进行数学建模,得到了呼吸模拟器气缸内气体质量与时间的函数关系,并对数学模型进行Simulink仿真,与试验得到的实际曲线进行对比分析。结果表明,理论推导的数学模型仿真曲线与呼吸模拟器实际运动得到的实际曲线大致相符,验证了数学模型的准确性。

火炮后效期内弹底压力预估理论模型研究

火炮后效期内弹丸在膛口高压火药燃气的作用下发生扰动,进而影响其外弹道特性。为提高射表的精准性并优化弹丸设计,开展了后效期内弹底压力的研究。针对传统计算流体力学(CFD)仿真耗时过长的不足,基于普朗特-迈耶膨胀波关系及等熵流动,建立后效期内弹底压力预估理论模型,并提出压力边界估计的修正模型。以某射击试验中测得的膛口数据为例进行仿真分析,将该模型与CFD三维模型仿真结果进行对比。结果表明:所提模型仿真结果与CFD模型仿真结果相差很小,但计算耗时显著减小,由约1. 5 h减小为不到1 s;研究成果为火控系统所需外弹道参数可提供一种快速计算方法,为射表编制和弹丸合理设计可提供理论参考依据。

伯努利方程推导分析

伯努利方程是流体力学描述理想流体定常流动的机械能守恒方程,可以从机械能守恒、动量守恒和能量守恒三个途径推导得到。从机械能守恒推导时,伯努利方程的前提是理想常密度流体沿流管流动的定常等温流动;从动量守恒推导时,前提是理想流体的定常流动,并可针对不可压缩、可压缩流体,有旋、无旋流动;从能量守恒推导时,前提是理想流体的等熵流动。这三种推导方程均可得到伯努利方程,但其推导前提和方程表达形式略有差别,在教学中将三种推导方法相结合,有助于全面准确理解伯努利方程。

火箭发动机参数辨识模型与方法

由于火箭发动机的部分典型参数无法公开,这增加了性能分析研究的困难度。文中建立了一个通过部分公开参数获取其他未公开典型参数的参数辨识模型。本模型在火箭发动机各参数间关联关系的基础上,结合热力计算方法与一维等熵流动关系获取燃烧室组分、热力参数以及喷管流动参数,并采用模式搜索法对推进剂配比进行优化。最后,本模型对STAR 12GV型火箭发动机进行了估算,所获仿真结果与公开参数基本一致,符合工程应用标准。

梅钢喷煤系统的双流相输送应用实践

本文主要介绍了梅钢高炉采用一喷三喷煤技术的气力输送控制原理,将气体动力学理论知识与现场实践相结合,经过不断的系统调试和参数优化,解决了喷吹过程中煤流波动大、系统不稳定的问题。另外,根据气体等熵流动理论,在各支管上安装一根陶瓷阻损管,解决了各风口喷煤量不均匀的难题。