汽化效应对燃气蒸汽式弹射气液两相流场的影响

为研究汽化效应对燃气蒸汽式弹射发射过程的影响,建立了某型集中注水式弹射装置的二维轴对称模型,利用耦合Mixture多相流模型与组分输运模型求解发射过程中的气液两相冻结流场,通过向守恒方程添加源项的方式引入液态水的汽化模型,利用Soave-Redlich-Kwong真实气体模型模拟水蒸汽的状态变化,得到了发射过程中液态水的流型及汽化过程,通过两种工况与试验结果的比较,验证了仿真结果的可靠性。结果表明,与不考虑汽化效应相比,考虑汽化效应使仿真流场的最大平均温度降低524 K,弹托底部最大平均温度降低223 K,考虑汽化效应得到的内弹道过程与试验结果更加一致,对该类问题的仿真与改进具有指导意义。

高速黄土滑坡液化-汽化效应定量研究

以典型高速黄土滑坡——洒勒山滑坡的分析为基础,提出液化-汽化效应作为黄土滑坡高速启动机制的一种解释,并运用数学物理方程定量分析液化-汽化效应,推导出滑动面在滑动过程中的热效应、温度分布函数及孔隙水汽化压强计算公式,对洒勒山滑坡的液化-汽化效应进行计算,结果表明:滑体在滑动过程中,法向总应力主要由超孔隙水压强和孔隙水汽化压强承担,形成极低摩阻力,滑体变形能大量转化为动能,因而形成高速滑坡。

燃气-蒸汽弹射喷水多相汽化计算及影响分析

为研究喷水孔大小数量对燃气-蒸汽弹射冷却水汽化的影响,建立连续注水式弹射装置1/7三维周期模型,采用Mixture多相流模型和汽化模型进行三维非定常数值研究,并通过与试验数据对比验证了数值方法的有效性。结果表明,孔总截面积相同条件下,随着孔数量的增加,冷却水蒸发汽化更迅速,使得进入弹射筒的燃气热量更低,压力更高,混合燃气做功能力更强。研究结果对燃气-蒸汽弹射喷水方案设计有参考价值。

导弹水下发射燃气泡计算

采用一维非定常气流场模型和轴对称理想水流场模型，对水下发射导弹的尾部非定常燃气泡内外流场进行了耦合数值求解。考虑了高温燃气与水介质之间的传热、汽化等对泡内气体流动的影响，数值模拟了燃气泡的生长和脱落过程，揭示了燃气泡中气体流动的基本规律，计算了燃气泡发展对导弹所受水动力的影响。

脉冲CO_2激光水下致声声脉冲特性的实验研究

以分析水中的光声信号的特点为目的,采用实验的方法利用压电陶瓷球形水听器、数字存储示波器,对TEACO2脉冲激光在水中激发声波的幅度、频率等特性进行了测量,并用信号分析软件进行分析和处理。结果表明,TEACO2脉冲激光在水中产生的声信号幅度随脉冲能量增加而增大。实验中首次发现,激光声频率在100kHz以内有31kHz和62kHz两个峰值,且该两频率峰值随激光脉冲宽度增加而减小。光声信号的以上特性表明,可以通过调节激光脉冲的能量和宽度,选择或控制应用于水声通信、水下资源探测等技术的光声信号。

发动机尾焰注水降温数值计算与试验研究

针对火箭发动机尾焰注水流场,组织并实施了火箭发动机系留点火及燃气流场注水降温缩比试验,研究了燃气冲击射流流场和注水作用下两相流场的分布状态以及降温效果。并通过研究在高温高速对流冲击作用下气液两相流的传热和传质理论,在Mixture多相流模型的基础上添加质量和能量源项,建立了多组分气液两相流非定常数值计算模型,通过对比试验结论,结果表明:所建立的数值计算模型具有较高的计算精度和可靠性,能够准确地反映物理现象。利用数值计算模型研究了注水后燃气、液态水和水蒸气三种主要组分在流场中的组成,通过与自由射流对比得到了注水燃气流场的包络线长度与宽度变化,注水对燃气流场降温效果显著。

喷水对车载垂直发射导弹燃气流降温效果研究

双面导流器将车载垂直发射导弹在发射过程中产生的燃气射流大部分排导到发射车尾部或两侧,但仍有部分高温燃气流冲击到发射车底盘处,对发射车轮胎及车底安装的线缆等设备造成严重的烧蚀。为实现热防护,本文提出对尾焰流场喷水降温措施,通过在发射车底盘安装喷水管,利用液态水的汽化吸热原理对燃气流降温,同时利用喷水射流的冲击作用使燃气流冲击距离减小,实现对发射车轮胎及发射装备的保护,计算结果表明降温效果明显。同时,为研究喷水流速与降温效果之间的关系,利用耦合Mixture多相流模型与组分输运模型建立液态水汽化模型,对不同喷水流速下降温过程进行数值计算,得出喷水流速与降温效果之间的变化规律以及最优化设计指标,为发射车降温装置设计提供参考。

水下点火过程及其影响因素仿真

火箭发动机水下工作时的流场特性与空中完全不同且对水下工作环境非常敏感。为了研究水下点火流场的非定常演化过程及点火水深、航行速度、汽化反应的影响规律,利用VOF多相流模型及SST k-ω湍流模型模拟了不同环境下的水下点火过程。研究结果表明:发动机水下工作过程大致分为3个阶段——初期发展阶段、振荡发展阶段与推力稳定阶段,稳定阶段尾流场又可划分为射流区、过渡区和掺混区,各阶段的划分受水深、航速等变量的影响;振荡是水下发动机工作最主要的特征,喷管出口燃气射流流动状态决定了流场与推力的基本特征;航速主要影响燃气泡形态演化规律,表现为轴向长度、颈缩程度增大;受汽化效应影响,流场中出现水蒸气的聚集现象,但由于作用时间短、水汽化量小,对流场与推力的影响相对较小。

国产1.94μm铥激光对前列腺组织生物学效应的实验研究

目的:研究国产1.94μm铥激光对犬前列腺组织的汽化、切割等生物学效应,并与进口1.94μm铥激光进行对比。方法:将12只健康的成年雄性犬按照功率为60W、90W、120W随机均分成三组,获取每只犬的新鲜前列腺组织,采用不同功率的国产1.94μm铥激光分别作用于每组的前列腺组织,测量并记录不同功率作用后各观察指标的差异。取4只犬的前列腺组织,每个组织采用60W、90W、120W功率切割后将组织制作病理切片,HE染色,光学显微镜下观察并使用图像处理软件测量切割及热损伤的范围,进行统计学分析。比较90 W功率的条件下,国产1.94μm铥激光和进口1.94μm铥激光切割汽化前列腺组织的效果差异。结果:不同功率的国产1.94μm铥激光作用于前列腺组织引起的反应强度不同,随着功率的增加,切割速度、汽化效率逐渐增加,但是前列腺组织的热损伤范围并没有明显增加。组织学观察可见汽化周围出现碳化,汽化边缘组织呈现空泡,组织的热损伤区域染色加深。在切割速度方面国产1.94μm铥激光和进口1.94μm铥激光分别为(0.73±0.02)mm/s和(0.57±0.02)mm/s,二者比较差异有统计学意义(P<0.05)。在汽化效率上国产1.94μm铥激光为(10.71±0.37)mg/s,进口1.94μm铥激光为(11.46±0.31)mg/s,二者比较差异无统计学意义(P>0.05)。组织学观察国产1.94μm铥激光在热损伤方面与进口1.94μm铥激光差异无统计学意义(P>0.05)。结论:国产1.94μm铥激光对前列腺组织有较强的切割、汽化作用和较浅的热损伤,为临床推广使用提供依据。

脉宽可调钬激光诱导水下声波信号特性实验研究

800 mm芯径低氢氧根光纤传输自由运转钬激光脉冲爆炸式汽化光纤端面的水形成汽化泡,汽化泡闭合时会辐射振荡波信号。不同激光参数条件下汽化泡形貌和运动状态有差异,导致辐射振荡声波的个数、强度、谐振周期、声学频率等特性参数不同。为研究不同脉宽对声信号的影响,搭建了声信号测量系统,通过示波器分析计算振荡波声学信号特征参数。结果表明电源电压为1000 V、频率为5 Hz、电源脉宽为0.7--1.6 ms的条件下,随着脉宽增加,声压值整体上先升高但存在多个拐点,达到峰值1.01 MPa后呈现下降趋势,但第一个声学信号频率总体呈下降趋势且最大值为400 Hz。高能量、短脉宽的钬激光脉冲能诱导高强度、多个数、短周期、高频率的振荡波信号。