燃气发生器内气体吹除过程压降特性实验研究

为了提高运载火箭变推力调节过程中气体吹除乳化技术的成熟度,使液体燃料在低流量条件下流经喷注器时能够保持足够高的压降水平,并实现充分雾化,通过实验手段,以水和氮气为工质,针对某型号燃料头腔开展了单相液及气液两相对比实验,定量分析气体吹除乳化过程对压降水平的提升效果,基于泊金汉定理提出了一种可描述高速气液两相流混合乳化过程压降特性的数学模型。研究结果表明:气体吹入可显著提高燃料流经燃气发生器产生的压降;单相流动时,压降最高产生于阀芯处,且压降随液体流量的升高呈指数形式,而两相流动的最大压降产生于乳化混合段,且液体流量一定时,压降与气体流量呈现线性规律。通过定义无量纲参数乳化数E表征气体吹除乳化过程气液两相撞击时的动量交换强度,所建立的压降模型计算结果与实验数据的平均误差为4.38%,能够较为准确地预测气体吹除乳化过程的两相压降特性。

压载水舱吹除系统模型构建及仿真分析

采用理论分析与工程算法相结合的方法,建立了救生钟压载水舱吹除数理模型,并结合水池试验数据对模型进行了验证,在此基础上利用模型针对压载水舱吹除系统的不同工况展开仿真分析,进而对吹除过程中的影响因素进行研究。

低温火箭统一供配气吹除系统试验研究

某低温火箭为减少箭地接口从而提高射前连接器脱落可靠性,舱段吹除系统采用统一供配气模式。为验证该模式中各舱段吹除流量分配的合理性,建立了多级火箭的舱段吹除试验系统,通过试验获得了各舱段流量,同时获得不同进箭温度下各舱段吹除流量的变化。结果表明:采用孔板前压力和温度测试数据计算舱段流量能有效表征实际流量,在满足热环境条件的情况下适当提高吹除温度能有效降低各舱段流量从而减少地面供气系统规模,试验结果与仿真分析结果吻合较好,为后续大型火箭研制提供了参考。

潜艇应急燃气吹除过程的理论分析及实验验证

通过对燃气吹除压载水舱过程进行热力学分析,确立了考虑相变产生水蒸气情况下燃气吹除过程的能量方程、质量方程和气体状态方程,推导并建立了压载水舱吹除过程的数理模型.进行了潜艇应急燃气吹除系统的小比例模型原理实验,模拟了水下100m深度时燃气吹除的排水性能与规律以及燃气吹除过程中的主要性能参数变化情况,并对影响吹除效率的各种因素进行了分析.实验结果与所建立的潜艇应急燃气吹除过程数理模型的仿真结果进行了对比验证,结果表明,通过热力学方法建立的用于燃气吹除过程的工程计算数理模型与实际实验情况符合较好,可用于燃气应急吹除系统的设计及优化.

潜水器高压吹除缩比实验台架设计

[目的]为研究潜水器高压吹除系统的实验需求,[方法]基于拉瓦尔喷管等熵模型和伯努利方程,建立潜水器高压吹除与排水模型,基于相似准则,设计与实船之间满足斯特劳哈尔及欧拉相似准则的缩比实验台架,完成包括主压载水舱、假海水舱在内的压力容器选型及参数计算。然后,在300,200,100 m工作深度下的舷外背压和100%,75%,50%通海阀通流面积开度以及25,20,15 MPa吹除压强等不同初始条件下,验证缩比实验台架的性能。[结果]结果显示,在不同操作工况下,压载水舱内压缩气膨胀中的尖峰压强均小于容器的工作压强,压载水舱内压缩气膨胀后的稳态容积均小于容器设计容积。[结论]研究表明缩比实验台架能够满足潜水器高压吹除工况实验与性能需求。

潜艇高压气吹除主压载水舱系统实验研究

为了验证推导建立的高压气吹除主压载水舱数理模型的准确性和合理性,设计了潜艇高压气吹除主压载水舱小比例模型,进行了不同模式下高压气吹除压载水舱小比例模型原理实验,得到了高压气吹除压载水舱排水性能以及吹除过程中主要性能参数变化情况,并分析了影响高压气吹除效率的各种因素.对比验证实验结果与建立的高压气吹除数理模型仿真结果表明,通过热力学方法建立数理模型中部分假设和简化是合理的,该模型能对压载水舱吹除过程进行正确表述.

高超声速流动的气体吹除控制方法研究

为了在超燃冲压发动机直连式试验台上得到真实的非均匀试验气流,采用商业软件Fluent对高超声速流动的气体吹除控制进行了数值研究。在试验台喷管和发动机隔离段之间增加了吹除控制段,试验了4种吹除方案。常温空气从位于控制段顶部、侧部和底部的吹除口注入,吹除口包括长槽、短槽和圆孔等,吹除气体的流量为来流流量的8.3%~13.3%。以超燃冲压发动机自由射流计算结果为基准,比较分析了控制段出口截面马赫数分布。结果表明,"顶槽"方案能够得到较为理想的吹除效果,吹除参数优化后可为试验提供指导。

潜艇高压气吹除主压载水舱排水模型研究

在部分假设基础上,分析了潜艇高压气吹除压载水舱过程中舱内气体和海水等参数的变化特征,利用体积变化法和伯努利公式计算法建立了高压气吹除压载水舱排水模型,并通过算例验证了所建模型的准确性,结果表明:所建立的数理模型中部分假设和简化是合理的,能正确描述高压气吹除压载水舱排水过程。

超高压气动吹除阀动态特性及仿真研究

介绍了超高压气动吹除阀的工作原理,根据实际气体状态方程,建立了超高压气动吹除阀数学模型。采用MATLAB/Simulink进行仿真,分析了结构参数和边界条件变化对超高压气动吹除阀动态特性的影响。研究结果对超高压气动吹除阀的优化设计具有理论指导意义。

潜艇高压气吹除系统流量模型的构建与实验分析

潜艇在水下较高航速发生舱室进水或舵卡事故时,只能通过高压气吹除系统实施应急上浮进行挽回,而潜艇挽回成功与否主要取决于高压气吹除能力。为建立准确的高压气吹除系统高压气流量模型,本文在建立高压气吹除系统高压气流量数理模型的基础上,通过设计高压气吹除系统小比例实验装置进行高压气吹除的流动实验,分析影响高压气吹除流量的主要影响因素。对比实验结果和数理模型仿真结果表明,所建数理模型能较好描述高压气的流动过程,将吹除流量系数取0.7比较合理。

潜艇主压载水舱高压气吹除系统数学模型

通过对潜艇主压载水舱高压气吹除系统物理模型进行合理简化,建立了主压载水舱高压气吹除过程的数学模型,并进行了仿真计算。仿真计算结果与实艇操纵情况基本吻合,说明本文所建立的数学模型是可行的。它为研究潜艇主压载水舱应急吹除时的运动规律和操纵控制方法提供了条件。

潜艇应急燃气吹除过程的数值仿真及实验验证

进行了潜艇应急燃气吹除系统的小比例模型原理实验,模拟了水下100 m深度时燃气吹除的排水性能与规律以及燃气吹除过程中的主要性能参数变化情况.建立了模拟小比例实验吹除过程的物理模型,应用结构化六面体网格对其两相流体流动区域进行了计算区域的离散化,并对100m海水深度下的燃气吹除过程进行了数值仿真计算,得到了对燃气泡成长规律的描述,深化了对排水过程机理的认识.仿真结果与实际情况的实验结果十分吻合,混合气体压力和排水总体积的相对误差均不超过5%,验证了数值仿真方法的可行性.

基于AMESim的超高压气动吹除阀仿真与实验研究

介绍一种带压差控制的超高压气动吹除阀及其工作原理。运用AMESim气动元件设计库建立吹除阀仿真模型,对其动态特性进行系统的分析研究,并进一步探究主阀阀芯节流孔孔径、控制阀弹簧预压缩量、气源压力、舷外海水压力等参数对吹除阀吹除性能的影响。最后,对吹除阀的性能进行实验研究。研究结果表明:吹除阀的工作性能平稳,响应灵敏,压差控制精度高;气源压力、舷外海水压力对吹除阀压差控制性能没有影响,但提高气源压力或降低舷外海水压力能够有效提高吹除效率;通过改变节流孔孔径与控制阀弹簧预压缩量,可以调节吹除阀压差控制范围。

船用吹除阀的优化设计与数值研究

基于CFD技术,以静压进口和静压出口作为边界条件,采用标准k-ε湍流模型对8种不同阀芯结构和进口流道形状的船用吹除阀内部流动特性进行数值研究。研究结果表明,阀芯结构对质量流量的影响较小,影响偏差值为0.18kg/s;进口流道形状对质量流量影响较大,影响偏差值为1.41kg/s。阀芯结构对内部流动影响较小,进口形状对内部流动具有较大影响,锥管进口的速度变化梯度高于直管进口,锥管进口涡的强度大于直管进口。船用吹除阀设计时,建议采用Rt=2mm的弧形阀芯和直管进口形式.

潜艇高压气吹除主压载水舱系统模型研究

潜艇发生舵卡和舱室进水事故后,最有效的方法是通过吹除主压载水舱获取正浮力和校正力矩来挽回潜艇,高压气吹除主压载水舱模型建立的准确与否直接关系到潜艇挽回成功与否。因此,有必要开展高压气吹除主压载水舱模型研究。本文分析了潜艇高压气吹除主压载水舱物理模型特征,建立了高压气吹除主压载水舱短路吹除和常规吹除模型,并进行了仿真计算,为开展物理模型实验提供理论依据。结果表明,拉瓦尔喷管流量模型比较适用,压载水舱的排水量主要取决于高压气吹除率和高压气吹除使用方式,相同条件下某型潜艇高压气吹除系统短路吹除的排水量是常规吹除的2倍多。

潜艇高压气吹除主压载水舱研究综述

采用高压气吹除主压载水舱是潜艇发生通海管路破损或高速航行尾卡大的下潜舵角时,最有效的挽回控制手段,因此,高压气系统对潜艇的安全航行具有举足轻重的作用。本文综述目前潜艇高压气吹除主压载水舱研究领域的进展情况、存在的问题和下一步应重点突破的方向,对潜艇高压气系统总体设计、高压气系统的合理使用、潜艇高压气吹除挽回控制等方面都具有指导意义。

潜艇低压吹除系统动态性能研究

为揭示低压吹除过程中潜艇及舱内压载水的运动规律、提供潜艇操纵控制依据,建立单壳体潜艇螺杆压气机低压吹除系统动态过程模型,根据实艇情况验证了模型计算得到的吹除时间。分析了压载水舱形状结构参数和潜艇总体及系统设计参数对低压吹除过程的影响。研究结果表明,压载水舱截面形状对潜艇低压吹除过程有一定影响,随压气机流量增大,吹除时间缩短速率减小,随潜艇外形尺寸增大,吹除时间增加的速率增大。

国外航天器推进剂在轨吹除技术跟踪研究

受大气阻力的影响,空间站长期在轨的轨道维持需要消耗大量的推进剂,因此有必要进行推进剂补给。而补给结束后的管路内残留推进剂在轨吹除,是保障空间站任务安全的必要条件。文章对国外航天器液体真空排放的研究现状进行了跟踪,重点就液体温度、压力、饱和蒸气压、液体中气体含量以及喷口尺寸外形等因素对液体排放特性的影响进行了分析和评价。在国外跟踪调研的基础上,对我国开展空间站推进剂在轨吹除的研究提出了启示。

水下高压气吹除过程中水舱水量精确控制试验研究

水下高压气吹除是一个气液两相混合流动的复杂过程,很难建立精确的数学模型。本文在对高压气吹除进行相关理论分析基础上,开展吹除水舱水量精确控制试验研究,验证以水舱液位为主要控制参数实现高压气吹除过程水舱水量精确控制的可行性,达到了预期控制要求。

高压气吹除时机对潜艇动力抗沉影响的仿真研究

在建立破损潜艇高压气吹除模型的基础上,考虑潜艇处理水下舱室破损的常用操纵措施,通过计算机模拟仿真得到不同高压气吹除时机潜艇动力抗沉的主要运动参数变化趋势,分析结果表明,高压气吹除时机在一定情况下对动力抗沉的成功与否起着决定性作用,并提出了动力抗沉时关于高压气使用时机的一些建议。