空气舵抖振载荷地面模拟试验技术研究

固体火箭的空气舵在挂机飞行中受到抖振载荷作用,出现了异常偏转现象,需要通过地面试验排查原因,并开展抖振载荷适应性考核。由于传统的试验方法未能复现故障,本文提出了一种新的抖振载荷地面模拟试验新技术,通过挂机飞行舵面实测数据计算舵面抖振载荷,并基于优化算法完成地面模拟试验条件制定,通过多激振器联合激励方法来完成抖振载荷加载。该试验技术在地面试验中成功实现了产品故障复现,大幅提高试验考核的真实性,该研究结果可以推广应用到其它舵产品气动载荷地面考核中。

助推器分离飞行姿态地面模拟控制与仿真分析

采用仿真分析与试验验证有机结合优化方法,提出一种助推器模拟件绕点圆周运动与转动飞行姿态控制技术,实现了助推器分离飞行姿态模拟控制,为大型助推器竖直分离回收系统性能考核提供方法。助推器分离飞行姿态地面模拟系统运动轨迹仿真结果与试验测量数据一致性较好,验证本飞行姿态模拟技术的可行性。该技术成功应用于新一代运载火箭助推器分离试验设计,可为未来重型运载火箭助推器分离回收技术研究提供指导。

平板式阳极支撑固体氧化物燃料电池传质传热仿真研究

利用流体力学计算软件F luen t建立平板式阳极支撑固体氧化物燃料电池(SOFC)的三维数学模型。在阳极与阴极多孔电极中使用尘气模型模拟气体质量传输并采用B rinkm an-Forschhe im er-D acy模型来模拟多孔电极中黏性与惯性效应对气体流动的影响。研究给出了燃料气与空气在同向流与反向流情况下组分浓度、电压与温度分布。结果显示在同向流情况下,电池的最大功率密度较大与温度分布较均匀合理。研究给出了多孔电极结构参数(孔隙率、曲折因子与孔径尺寸)对电池性能的影响。结果表明比较计算的极化性能与文献的实验数据两者较好的吻合。

基于摩擦振动理论的轮装制动盘系统动特性分析

针对某型制动盘系统在制动刹车过程中出现断裂失效的情况,本文对制动盘系统的动特性进行了较为详细的研究。首先建立了该型轮装制动盘系统的有限元模型,依据模态试验结果对计算模型进行修正;接着采用复特征值法计算了该型轮装制动盘系统的尖叫模态频率;然后采用时域响应分析法计算了制动盘系统的敏感频率及螺栓动响应,对比两种方法计算得出的频率,最大误差为1.83%,有效验证了模型的准确性。另外通过分析可知在特定运行环境下,制动盘系统在摩擦力作用下发生尖叫,即制动盘系统自身模态发生耦合。最后采用复特征值法研究了摩擦系数及闸片刚度与轮装制动盘系统尖叫模态频率的关系,研究表明,闸片刚度处于160GPa^180GPa、摩擦系数大于0.34时,制动盘系统产生尖叫,对该型制动盘系统设计改进具有一定的工程指导意义。

贮箱防晃挡板结构形式和晃动阻尼研究

基于大型运载火箭贮箱建立了不同挡板形式的贮箱缩比模型的试验研究方法,采用1∶8的缩比贮箱模型作为主要的研究对象,针对不同的挡板结构形式,如两块半圆形挡板、三块半圆形挡板和环形挡板,研究其液体晃动阻尼曲线,分析对比各种挡板形式的阻尼效率。针对3块半圆形挡板,研究其半径和层数对阻尼比的影响。

军用车辆运输振动分析

本文从非高斯随机过程角度,统计处理了军用车辆跑车试验典型振动信号,证实了振动烈度与车速的紧密相关性,并举例说明峭度和跌宕周期是表征运输随机振动的重要参数。基于数据处理结果,形成基础加速度输入和应变输出的系统传递率函数,并依据三参数的统计结果,重构出稳态和瞬态非高斯振动加速度时间历程。利用重构信号计算应变响应,使用雨流计数计算累积损伤大小,通过与实测结果对比表明,只要峭度和跌宕周期得到精确控制,重构非高斯随机振动波形就能达到和原信号一样的效果。

固体氧化物燃料电池三维模拟与性能分析

建立了平板式阳极支撑固体氧化物燃料电池的三维数学模型,通过耦合电化学动力学和流体动力学模拟了电池的传热传质等传输现象。采用有限容积法计算了质量、动量、组分与能量守恒方程。研究给出了同向流与反向流情况下电流度密度、电压与功率密度分布。结果显示在同向流情况下,电池的最大功率密度较大,温度分布较均匀合理。进一步研究表明多孔电极结构参数(孔隙率、曲折因子与孔径尺寸)对电池性能有十分重要的影响。比较计算的极化性能与文献的实验数据,结果表明两者吻合的较好。

高速水流冲击弹性边界结构问题的试验研究

针对水下航行体出水过程空泡溃灭问题,依据水发射试验装置,设计一套试验方案,研究高速水流冲击弹性边界结构的现象。研究结果表明:高速水流冲击弹性边界时,随着弹性边界工装厚度的增加,压力脉冲脉宽逐渐减小,压力脉冲幅值逐渐增大,其增大部分主要是由于刚度较大产生的高频振荡部分。将数据分析频率窗口降低至500Hz,去掉高频振荡成分时,弹性边界厚度增加,压力脉冲幅值逐渐减小,其原因主要是流场与结构的强耦合造成。

水发射试验装置设计研究

通过分析空泡溃灭压力典型脉冲特征,设计了一套水发射试验装置和相应的验证性试验方案。验证性试验结果分析表明:弹丸出筒速度重复性较好,空气腔压力与弹丸速度关系符合物理规律,可信度强;采用水发射试验装置所测的压力曲线与空泡溃灭压力脉冲曲线基本一致,均类似半正弦,脉宽基本一致,可以进行空泡溃灭压力脉冲的初步研究。

固体氧化物燃料电池甲烷直接内重整的数值模拟

基于固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)的工作原理,对其能量转换过程中的热质传输和电化学反应现象建立数学模型。研究了碳氢化合物气体作为SOFC燃料气条件下重整反应和水气交换反应对SOFC性能参数的影响。采用FLUENT与外部子程序结合的方法,对数学模型进行求解。对比分析了不同工作电压条件下电池温度、极化、电流密度等电池性能参数。结果表明:甲烷重整反应生成的一氧化碳也大量参与电化学反应,在SOFC的工作电压为0.682 V一氧化碳氧化产生的电流为总电流的18.5%;阴极极化是电池极化损失的主要部分;SOFC的工作电压区间为0.652 V至0.702 V时,总电流密度、功率密度、燃料利用率、发电效率和三合一电极(posi-tive/electrolyte/negative,PEN)的温度梯度随着工作电压的增加而减小。

基于流动均匀性的SOFC单元的热电特性分析

建立了平板式固体氧化物燃料电池堆的耦合电化学动力学与流体动力学的三维模型,据此揭示电池堆内部传热传质过程.基于空气与燃料气流动均匀性分析,结合Fluent软件与外部VC++子程序计算了不同工作条件下电池堆的热电特性参数.与同向流条件下模拟结果相比较,在逆向流条件下,电池堆沿电池宽度方向具有较均匀的核心部件PEN(阳极/电解质/阴极)温度与电流分布,更高的功率输出、燃料利用率及发电效率;降低燃料供给速率,PEN温度梯度减小,而功率输出、燃料利用率以及发电效率提高;提高空气供给速率,PEN温度梯度减小.