Busemann双翼流动壅塞及减阻数值模拟

通过数值模拟再现了Busemann双翼壅塞现象的发生与消失过程,并采用一种错动双翼位置的方法消除壅塞。首先,在不同马赫数下数值模拟得到相应最小阻力的错动位置,然后,制定一套合理的错动方案,使Busemann双翼在整个加速过程中保持相对良好的阻力特性,在0.8 Ma时,阻力系数比菱形翼减小69.1%,比标准Busemann构型减小92.3%。最后,将此减阻方法推广应用到三维机翼上,可使阻力系数在0.8 Ma时,较未错动减小64.5%。

燃气管道壅塞流动计算

燃气的流速与流量在壅塞流动状态下将受到一定影响。以气体动力学为基础,采用BWRS状态方程,建立稳态仿真模型,对等截面管道壅塞流动状态下的最大流量进行了计算。以CNG罐车管长10m的加气与卸气高压胶管为例,求出了其在不同条件下可通过的最大流量,讨论了燃气流速、压力、马赫数、温度等参数的沿程变化规律。

利用壅塞原理均匀分配高炉各风口的喷煤量

应用纯气体的壅塞原理,对由空气和煤粉组成的气粉两相流的壅塞现象进行了理论和实验研究,提出了一种基于壅塞原理的可均匀分配高炉喷吹煤粉流量的新方法.结果表明,在现有高炉喷煤系统的各输送支管前安装一组具有相同几何尺寸的“喉形喷管”并满足适当压力条件时,两相流将在各喷管内发生壅塞流动.此时,其流速和流量将保持一致且不受后续管路条件不同的影响,从而可起到均化喷煤量的作用.实验测定了质量流量与出口压强的关系,定义了临界压强比可作为判定壅塞发生与否的依据,并找出了临界压强比与固气比之间的变化规律,给出了实用喷管的选择依据和使用条件.

毛细管两级串联节流特性

基于单根绝热毛细管模型建立了绝热毛细管的两级串联节流模型 ,并根据房间空调器的相关实验数据进行了验证 .以两级毛细管的几何尺寸 (内径和管长 )为变化参数 ,通过模型对串联节流流量特性进行了仿真和分析 ,发现了流动壅塞位置的多样性及其对流量的影响 ,提出了可以指导房间空调器中串联毛细管设计的两点结论 :高压连接管只要满足一定的几何尺寸范围就能起到辅助节流的作用 ;热泵工况下辅毛细管的内径是影响流量的主要参数 .

电磁助推翼段加速地面效应及稳定性分析

电磁发射空天飞行器是未来可重复使用天地往返运输系统的重要发展方向之一,近地助推加速过程受电磁悬浮力影响,面临着复杂的地面效应与弹性稳定性问题。以NACA0012二维翼段为研究对象,建立了电磁力与气动力耦合的动力学模型,对翼段近地Ma=0~1.5加速过程中的流场特征、运行姿态和气动特性进行了数值模拟。结果表明,翼段加速诱导地面效应可分为4阶段。第1阶段,上下翼面为亚声速流动,翼段姿态和气动载荷基本无振荡。第2阶段,上翼面开始出现跨声速流动,下翼面流动以典型的变截面跨声速流动为主导,并伴随壅塞-通流模态转换。第3阶段,上翼面保持跨声速流动,下翼面流动壅塞再现,并呈现出完全膨胀的跨声速壅塞流动状态。在第2、3阶段,翼段姿态和气动载荷低频大幅振荡。第4阶段,上翼面发展为超声速流动,下翼面保持完全膨胀壅塞流动,翼段姿态和气动载荷高频小幅振荡。在此基础上,探究了悬浮高度、悬浮刚度、磁体间距对系统稳定性的影响。发现增加悬浮高度,有利于在一定程度上提高系统稳定性;适当增加悬浮刚度或悬浮磁体间距,同时限定电磁助推目标速度小于系统振荡发散临界Mach数,有利于明显提高系统稳定性。

基于喷嘴临界流实验对现有物理模型的评价

以水为工质、直径1.41 mm的喷嘴为实验段,在稳态条件下进行临界流实验,覆盖的参数范围为：进口压力,0.4-22 MPa;进口温度,40-371℃;进口含汽率,-3.5-0.98。结果分析表明：在欠热度高于一定值下流动未达到临界条件;在低欠热度和低含汽率区域两相间存在热力不平衡性,在较低压力下,它对临界流率的影响十分显著。将实验数据与均匀平衡模型、Moody模型、Henry-Fauske模型、Burnell模型以及Bernoulli公式的计算结果进行比较,显示了各模型在不同条件下的适应性。

重载负荷下的燃气作动筒内弹道推力特性研究

以某军工项目为研究背景,建立内弹道模型,对燃气作动筒加载一系列的负载进行推力特性的定性定量研究。该套带高压室喷管系统的燃气作动筒装置,基于高压室壅塞流动和非壅塞流动的数学模型,采用Matlab中的Simulink模块进行程序搭建,以实例进行内弹道仿真计算,得到该燃气作动筒的内弹道参数和推杆推力的数值解,并对其结果进行定性和定量分析,得到燃气作动筒推力特性的一般规律,为燃气作动筒的工程应用提供了借鉴。

直齿直通式篦齿封严计算模型

基于流体网络法,集成大量的计算流体力学数值模拟数据,完成对直齿直通式篦齿封严的计算模型的开发,并采用商业软件Flowmaster GT版对其进行验证,结果表明:该模型对于直齿直通式篦齿封严的模拟准确度较高,对于包含超声速壅塞流动下的各种流动状态具有较广的适用性,只需基本的几何特征参数并定义进出口边界条件即可进行模拟,计算收敛性好,而且对于非直齿式的直通式封严结构也具有一定的适用性,因此可以作为二次空气系统一维数值仿真的标准化模型使用.

Study of Choked Flows through a Convergent Nozzle

When sonic nozzles of significantly smaller diameter are used as standard flow meters,the critical back pressure ratio is affected by the boundary layer at the nozzle throat.However,the effect of the boundary layer on choking criteria is still controversial.Then,the choking phenomenon of a convergent nozzle flow has been experimentally investigated using four convergent nozzles with the same diameter followed by a straight pipe of a variable length.As a result,it is shown that the critical back pressure ratio is smaller than that for the steady one-dimensional is-entropic flow and decreases as the boundary layer thickness increases.Moreover,the main flow Mach number at the nozzle exit is supersonic when the back pressure ratio is equivalent to the choking condition,and the Mach number increases as the boundary layer thickness increases.