离散孔纵向波纹隔热屏气膜冷却特性研究

本文对离散气膜孔型纵向波纹隔热屏的冷却特性进行数值计算。研究中主要参数有冷却通道无量纲高度h,波纹板无量纲高度b及气膜孔无量纲直径d。波纹板高度的变化对冷却效果的影响最为明显。波纹板高度越小,隔热屏壁面冷却效果越好。降低冷却通道高度可以提高隔热屏前面部分的冷却效果。开孔率一定,气膜孔直径较小,隔热屏冷却效果较好。

开孔率对纵向波纹隔热屏性能影响

对加力燃烧室纵向波纹隔热屏进行了三维流/热/固耦合数值模拟,研究了隔热屏开孔率对隔热屏流阻与换热特性的影响规律,得到了次流通道流阻系数、隔热屏热侧壁面气膜冷却效果与对流换热系数以及单位面积冷气用量随开孔率的变化规律.

波纹结构对纵向波纹隔热屏冷却特性影响的数值研究

针对冲压发动机燃烧室纵向波纹隔热屏热防护技术,通过改变波纹的几何结构,开展了隔热屏近壁流场结构调控的研究,采用数值模拟获得了波形对纵向波纹隔热屏流场结构和冷却特性的影响规律。研究结果表明,增加单周期内的冷流迎风侧长度占比更有利于冷流动压进气,充分利用火焰筒内外压差,同时减小了入射冷气流与热流的夹角,减小近壁卷吸涡尺度,降低近壁区的湍流强度,削弱冷、热流掺混,显著增强波谷冷气对下游波峰的保护作用;随着迎风侧长度占比增加,隔热屏的平均综合冷效显著提高。

纵向波纹隔热屏气膜冷却特性数值研究

以加力燃烧室纵向波纹隔热屏为研究对象,采用数值方法,对不同吹风比、不同展向间距以及不同流向间距的纵向波纹隔热屏进行计算,获得了纵向波纹隔热屏流场流动特征和气膜冷却效率的变化。结果表明:纵向波纹隔热屏气膜冷却与常规的平板气膜冷却有着本质的区别,表现出气膜射流脱离壁面、较小吹风比下的冷却效率受结构影响大等特征;较低吹风比(M<1.3)下气膜冷却效率沿着流向呈现出起伏变化,较高吹风比(M≥1.3)下的气膜冷却效率沿程逐渐增加,最终趋于平缓;对于几何结构,吹风比约为2.5时效率达到最大值;随着展向间距的减小,气膜冷却效率逐渐增加,但增加较为缓慢;气膜冷却效率并不是一直随流向间距的减小而增加,当流向间距从4.2倍孔径减小到3.25倍孔径时,在第二周期波峰区域,冷却效率反而降低,随着流向间距进一步减小,局部冷却效率降低的区域甚至扩大,并占据了波纹隔热屏的第二个波峰。

纵向波纹柱形耐压壳屈曲特性研究

采用数值分析的方法,研究一种纵向波纹柱形耐压壳的屈曲特性。首先,基于圆柱形耐压壳设计了一种纵向波纹柱形耐压壳。在此基础上,建立不同厚度的纵向波纹柱壳和圆柱壳的数值模型,通过数值计算,对比分析两种耐压壳在均布外压作用下的稳定性,探讨厚度对两种壳体在均布外压作用下屈曲特性的影响规律。研究结果表明,在均布外压作用下,纵向波纹柱形耐压壳承载能力明显优于圆柱耐压壳,随着壳体壁厚增大,纵向波纹柱壳屈曲载荷相对圆柱壳的增幅总体呈减弱趋势。

复合材料纵向圆形波纹圆柱壳轴向压缩失效特性研究

结构轻量化、材料高效易造化是航空航天乃至其他工业领域(汽车、建筑、基础设施等)的不断追求。纤维增强复合材料的使用可以有效减轻结构重量,提高承载能力。复合材料纵向圆形波纹结构可以大大提高结构轴向压缩时的载荷/质量效率,从而满足航空航天领域对新型复合材料及结构的强度要求。自行设计模具并制备出复合材料纵向圆形波纹圆柱壳,并对其开展轴向压缩性能研究。结果表明:与等厚度、等横截面积圆柱壳比较,纵向圆形波纹圆柱壳承受轴向载荷的能力明显增强;相同结构、不同厚度的纵向圆形波纹圆柱壳,在压缩过程中其破坏形式因厚度增加而发生改变,由整体的屈曲变形转变为端面局部的压溃失效。建立并验证了数值计算模型,考虑了典型设计参数的影响,结果表明,在制备条件允许的情况下,减小单胞尺寸有利于提高纵向圆形波纹圆柱壳抗轴压性能,而降低高度则效果不明显。本文研究结果可为纵向波纹圆柱壳在结构吸能方面的应用提供参考。

多孔纵向波纹表面气膜冷却效率实验研究

实验研究了开孔方式、主流雷诺数及平均吹风比等因素对某种多孔纵向波纹表面沿程气膜冷却效率的影响规律.实验参数变化范围:基于波长的主流雷诺数120 000~250 000,平均吹风比0.2~2.0.研究结果表明:平均吹风比是影响波纹结构沿程气膜冷却效率的主要因素,在较大的吹风比范围内各方案沿程气膜冷却效率呈波纹状变化趋势;从提高气膜冷却效率角度考虑,平均吹风比小于0.6时,波峰及波峰附近开孔方案较优,波谷及波谷下游附近开孔方案较差.

纵向波纹隔热屏气膜孔流量系数的实验

针对加力燃烧室离散孔纵向波纹板结构隔热屏,通过改变次流雷诺数（Rec=24×104~33×104）和出流比（S=0.02~0.07）得到了波纹板上不同开孔位置处气膜孔的流量系数.实验结果表明,不同开孔位置处流量系数有很大差异;同一开孔位置处,对于长径比远小于1（L/D≈0.17）的孔,气膜孔和次流通道的动量比对小孔流量系数有很大影响,尤其是在动量比较小的情况下;而在同一动量比下,单纯改变小孔雷诺数或次流通道雷诺数对流量系数影响不大.

纵向波纹柱形耐压壳屈曲数值分析与试验研究

采用周向或轴向波纹,增强圆柱形耐压壳(简称圆柱壳)的承载能力已备受关注。采用数值与试验结合的方法,研究等容积圆柱壳和纵向波纹柱形耐压壳(简称波纹柱壳)的屈曲特性。首先,建立波纹柱壳的几何模型和数值模型,分析均布外压作用下,波纹参数变化对波纹柱壳屈曲特性的影响规律;其次,依据承载能力进行波纹参数优化设计,并制造两组等壁厚和等容积的圆柱壳和波纹柱壳实物模型;再次,测量两种模型的实际几何数据,分别建立其数值模型,并进行屈曲特性分析;最后,对圆柱壳和波纹柱壳的实物模型进行静水压力试验,与数值结果作对比分析。结果表明:均布外压下,等容积纵向波纹柱壳的屈曲性能优于柱形壳,其平均屈曲载荷提高了56.8%,纵向波纹改善了圆柱壳的承载能力。

纵向槽和径向槽组合波纹喇叭馈源的优化设计

研究了纵向槽和径向槽组合的波纹喇叭馈源的优化设计方法.基于旋转体时域有限差分算法分析波纹喇叭的性能,结合协方差矩阵自适应进化策略,以天线口径效率为目标,优化设计了一款Ku频段波纹喇叭馈源,并加工和测试了馈源样机.计算与实测结果表明,在10.7～12.75GHz频带内,该喇叭具有良好的阻抗匹配和辐射特性,应用于标准卡塞格仑天线时,天线口径效率优于78%,验证了这种优化设计方法的有效性.

纵向波纹隔热屏气膜冷却特性实验

针对加力燃烧室纵向波纹隔热屏气膜冷却效果开展了细致的实验研究,利用红外热像仪测量了隔热屏壁面的温度分布,分析了隔热屏板型、吹风比、开孔率等参数对气膜冷却效率的影响。实验中板型选取了平板和纵向波纹隔热屏,吹风比变化范围是0.5~3.0,开孔率变化范围是1.4%~3.7%。结果表明:相比于平板隔热屏的气膜冷却效率沿程逐渐增加,纵向波纹隔热屏的气膜冷却效率随波纹板的起伏而起伏且大于平板隔热屏;随着吹风比的增加气膜冷却效率逐渐加大,在吹风比为3.0时达到最大值;气膜冷却效率在波峰处低,波谷处高,整体上随波纹板的起伏而波动,吹风比越小,气膜冷却效率随波纹板的起伏变化越明显;高吹风比(吹风比为2.0~3.0)下,气膜冷却效率沿程变化与增幅较为缓慢;整体上,随着开孔率的增加气膜冷却效率逐渐加大,小开孔率(开孔率为1.4%、2.7%)下的气膜冷却效率相差不大,但在次流背风侧,开孔率小的气膜冷却效率要小于开孔率大的气膜冷却效率。

提高现浇0#块纵向预应力波纹管安装定位精准度

本项目采用预制节段梁悬臂拼装施工工艺,现浇0#块纵向预应力波纹管安装定位精准度是施工中的一个关键环节,若其出现误差,将会影响后续节段梁拼装精准度。本文通过小组活动分析,总结了现浇0#块纵向预应力波纹管安装定位精准度的工艺技术,以培养专业型技术人才,在减少成本、提高效益等方面提供参考价值。