燃气-蒸汽弹射气液两相流场流动耦合特性研究

为研究燃气-蒸汽弹射中气液两相流场的流动耦合特性,基于Mixture模型和RNG k-ε湍流模型并结合自定义汽化凝结程序,建立了考虑汽化效应、组分输运和动网格影响的数值模型,并通过模拟发动机尾焰注水试验验证了模型的有效性。在此基础上对复杂波系的形成和气液流动耦合特性进行了分析,并研究了喷水孔直径对气液两相流场的影响。研究表明:因管道结构和水射流约束而产生的系列膨胀波与压缩波会在管道内相交反射形成波系,波系通过影响两相流的属性将内流场划分为不同的区域。在弯管内因离心力作用而形成的迪恩涡能增强湍流强度,提高水汽转换传质传热的效率,同时水射流对燃气流有较强的阻滞与挤压作用,两者会因能量的差异而在喷水管处相互挤压。喷水孔总面积相同时,直径越小,质量流率越小,水汽转换效率越高;直径越大,温度和压强的波动越大,导弹的运动越不平稳。研究结果可为燃气-蒸汽弹射的流场分析和结构设计提供参考。

面向舰载机编队蒸汽弹射的汽缸结构优化设计

针对蒸汽弹射器中汽缸的结构优化设计问题,提出一种面向舰载机编队的汽缸结构优化设计方案。首先,基于舰载机蒸汽弹射仿真平台,以舰载机的最大离舰下沉量作为目标函数,设计基于遗传算法的汽缸结构优化模型,构建了一种面向舰载机编队的汽缸结构优化方法;然后,通过三组仿真实验探究了汽缸内部结构的最优参数匹配规律,并通过典型蒸汽弹射器实验数据验证了汽缸结构优化结果的合理性。结果表明,对于同类型舰载机发射情况,汽缸的最优参数可以在较宽范围内组合,对于不同类型舰载机发射情况,重型舰载机对应更长的汽缸长度。

舰载蒸汽弹射系统建模与仿真研究

针对舰用蒸汽弹射器的基本工作原理,在一定的假设条件下建立其动态仿真数学模型.通过模型对舰用蒸汽弹射系统的动力学和热力过程特性进行了研究,给出了其在各种运行工况下的仿真结果,并进行了仿真试验,得到了不同条件下活塞速度、加速度、位移以及汽缸压力的变化规律;分析了漏汽对弹射系统的影响,获得了不同漏汽情况下弹射末速度和过载的变化.

结构参数对燃气-蒸汽弹射载荷和弹道影响

为了研究结构参数变化对载荷和弹道的影响,采用混合多相流模型、Re-Normalization Group(RNG)k-ε湍流模型对潜射导弹燃气-水蒸气弹射动力系统发射过程进行了计算分析,并针对2级喉径和喷水孔直径对载荷和弹道的影响作了对比研究.结果表明:燃气-蒸汽动力系统装置可以有效地建立喷水压差;若2级喉径过大,燃气多数从喷管流出,不能建立喷水压差;2级喉径过小,导弹发射稳定性差;另外,若喷水孔直径过大,发射初期冷却水流量较大,会延迟导弹发射时间;喷水孔直径过小,发射筒载荷不平稳,导弹发射稳定性差.研究结果可为燃气-蒸汽弹射动力装置设计提供参考.

蒸汽弹射器的动力学仿真研究

针对航母蒸汽弹射器,在对其受力及热力学分析的基础上,建立其动力学模型,利用MATLAB软件建立了仿真系统进行数值计算,得到舰载机运动加速度、速度的大小及其与位移的关系,其计算方法是可行的;对多种弹射工况进行了仿真分析,获得不同工况下舰载机的弹射起飞运动特性,为弹射器的设计提供了可选方法及参数。

舰载机蒸汽弹射动力学仿真分析

阐明了蒸汽弹射装置应用的必要性。在综合考虑热力学模型、牵引释放装置数学模型、舰载机动力学模型以及起落架突伸等因素的基础上,提出了舰载机蒸汽弹射动力学仿真分析模型。以C-13型弹射器和某型飞机为例进行了仿真分析,并与相关实验数据进行对比分析,其分析结果可为舰载机蒸汽弹射系统设计以及试验验证提供有益参考。

舰载机蒸汽弹射反馈线性控制系统研究

为了研究舰载机蒸汽弹射过程中储汽筒与汽缸中各状态的变化,针对汽缸系统的非线性强耦合特点,考虑储汽筒内闪蒸现象、汽缸有杆腔与无杆腔压力变化以及发射阀芯位移与流通面积之间的关系,建立储汽筒、发射阀的数学模型,汽缸的热力学模型以及舰载机的六自由度运动模型,完成蒸汽弹射系统发射阀控制器设计。通过仿真研究发现,蒸汽弹射系统的储汽筒在弹射阶段压降很小,其影响可以忽略;并且,由于汽缸系统的各状态具有非线性强耦合的特点,经典控制方法难以使发射阀稳定工作,其开度会在阀开启和关闭时发生突变。基于反馈线性化理论,能对汽缸系统模型进行完全线性化,实现汽缸内各状态量解耦。仿真结果表明,利用反馈线性化方法设计的发射阀调节器在弹射过程中性能稳定,使舰载机对加速度指令有良好的跟踪能力。

导弹燃气-蒸汽弹射发射技术概述

介绍了导弹燃气-蒸汽弹射的冷发射技术。这种弹射技术以燃气-蒸汽为动力源,相比燃气弹射可以有效地降低烧蚀;相比压缩气体弹射可以极大地缩小设备体积,提高可靠性。对此技术的总体思想及其它相关内容均作了较详细介绍。

含水室燃气-蒸汽弹射动力装置汽化机理研究

为了研究含水室燃气-蒸汽弹射动力装置汽化机理,根据燃气与冷却水的相互作用机制,采用均质两相流模型和重整化群湍流模型及动态分层网格技术,建立了含水室燃气-蒸汽弹射动力装置数值模型。在与实验数据对比验证的基础上,研究了含水室的燃气-蒸汽弹射装置流场结构和燃气与冷却水的汽化机理。结果表明,冷却水的汽化区域主要存在于水室和弯管内燃气与冷却水的接触面上,未参与汽化的冷却水存在"附着"现象;受内聚力的影响,下游喷水孔外冷却水的附着区域逐渐扩大;水室和二级喷管内的冷却水的变化规律与燃气压力变化密切相关。研究结果可为燃气-蒸汽弹射动力装置汽化机理研究和结构设计提供理论依据。

喷水孔数量对燃气-蒸汽弹射内弹道的影响

以含水室的燃气-蒸汽弹射动力装置为研究对象,采用Mixture两相流模型、k-ε湍流模型和域动分层动网格技术,研究了不同喷水孔数量对燃气-蒸汽弹射内弹道的影响。研究表明:随着喷水孔数量的增加,燃气进入弯管和发射筒内阻力逐渐增大,弹射装置内冷却水消耗完的时间逐渐缩短,弹射过程中的最大压力峰值逐渐降低。同时,喷水孔的数量对0.1~0.4s时间内的发射筒内的温度影响较大,对0.55s以后发射筒内的温度影响较小。喷水孔数量的增加引起发射筒内混合气体动能的降低,导致导弹的出筒时间延长和导弹的出筒速度降低。研究结果为燃气-蒸汽弹射喷水方案设计提供了理论依据。

舰载蒸汽弹射内弹道设计计算

应用导弹发射内弹道原理,建立了舰载蒸汽弹射内弹道设计与计算模型。并以某型飞机为例,对所建立的内弹道设计与计算模型进行了仿真计算。仿真结果表明,所建立的模型能较好地满足内弹道设计指标要求,这对舰载蒸汽弹射装置的设计与工程研制具有一定的参考价值。

质量车蒸汽弹射系统仿真研究

为了研究航母蒸汽弹射系统的动力学和热力过程特性,通过建立蒸汽弹射器热力学模型、牵引释放装置数学模型和质量车蒸汽弹射系统动力学模型,建立了包括施加预紧力阶段、弹射力加载阶段和弹射滑跑阶段的全过程质量车蒸汽弹射仿真模型。针对储汽筒压力、气缸压力和质量车加速度3个蒸汽弹射系统关键参数,进行了理论分析与仿真验证,并与实验数据进行了对比,验证了本文建模方法的正确性。利用所建模型,对蒸汽弹射系统的其他关键参数进行研究。仿真结果表明:在蒸汽弹射系统的3个阻力当中,质量车摩擦力影响最大,空气阻力影响最小;弹射力与冲程的曲线可以看成前一段斜率为正,后一段斜率为负的分段函数;弹射杆轴向力的峰值大于弹射力的峰值。研究结果能够为蒸汽弹射系统的设计和试验提供一定的理论参考。

内外气缸式蒸汽弹射器设计与仿真

为了解决蒸汽弹射器开口气缸密封困难的问题,提出了内外气缸嵌套式结构,即一个外气缸内置若干个开口气缸,安装时内外气缸开口相互错开。针对该蒸汽弹射器的基本工作原理,建立了仿真模型。分析结果表明:汽缸半径和蒸汽初始压力对飞机起飞速度和加速度影响明显;载荷一定下,缸径与蒸汽初始压力成反比。

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。

舰载机蒸汽弹射器热力学仿真分析

舰载机依靠蒸汽弹射器输出的弹射力推动其达到起飞速度,因此控制弹射力的输出尤为重要,为了分析研究蒸汽弹射器对弹射力输出的控制,本文阐明了蒸汽弹射器中控制蒸汽流量的发射阀结构和基本工作原理,提出发射阀中测量杆的位移与流通面积的计算方法,从而求解蒸汽流量,并结合蒸汽弹射器的热力学变化过程进行数学建模。以C13型弹射器为例进行仿真,通过实验数据的对比分析,说明了本文所建模型的可行性和正确性,其仿真结果可为蒸汽弹射器的设计与试验提供有益参考。

舰载机蒸汽弹射热力学仿真分析

通过对蒸汽弹射器基本工作原理的了解,运用动力学与热力学知识对其进行分析,考虑风速和开槽汽缸导热及漏气对弹射的影响,在合理的假设前提下利用Matlab/Simulink仿真软件建立出了蒸汽弹射热力学动态仿真模型,并以美国C-13型蒸汽弹射器为对象进行仿真分析,得出弹射过程中舰载机的加速度、速度、位移和储汽筒和汽缸内压力、温度以及漏汽量及耗汽量等参数的变化规律,对进一步了解蒸汽弹射具有一定意义。

喷水对燃气-蒸汽弹射内弹道影响数值研究

为研究喷水对燃气-蒸汽弹射动力装置流场和内弹道影响,基于Mixture多相流模型和汽化模型模拟燃气与水的汽化过程,采用动网格技术模拟导弹的运动过程.通过与相关实验对比,验证数值方法的可靠性.研究了喷水和不喷水两种工况下弹射流场和内弹道特性.结果表明:喷水使得燃气-蒸汽弹射动力装置内流场温度和压力降低,减小了导弹的最大加速度和出筒速度,延长了导弹的出筒时间.

蒸汽弹射器速率阀研究

文章介绍了国外某型蒸汽弹射器弹射控制系统中关键部件———速率阀的研究。通过对速率阀测绘以及利用CAD软件进行相关计算后得出速率阀节流原理 (阀芯通油面积对阀芯位移曲线 ) ,为今后研制新型弹射液压控制系统提供了技术储备。

舰载机蒸汽弹射起飞数值计算分析

为得到舰载机蒸汽弹射起飞过程中速度和加速度等参数的变化规律,在考虑弹射系统的特性参数、蒸汽泄漏、风速和风向等因素的基础上,构建了蒸汽弹射起飞数学模型。利用所建立的数学模型对弹射起飞过程进行了数值模拟计算。分析结果表明:所建立的数学模型合理可靠,数值计算与试验结果之间的误差小于0.92%;蒸汽初始压力、蒸汽泄漏量、汽缸半径和汽缸数等参数对飞机起飞速度和加速度影响明显;逆风条件对起飞有利,且风速越大飞机起飞所需的推力越小。