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Based on Fluent Numerical Calculation of Refractive Index on Rocket Engine Nozzle Plume 被引量:1
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作者 Qiangfeng Huang Xiong Wan +3 位作者 Zhimin Zhang Huaming Zhang Hengyang Shen Tingting Du 《Optics and Photonics Journal》 2013年第2期90-93,共4页
Numerical 2D simulation and research on internal flow field and external flow field of rocket motor nozzle using FLUENT software. Analyze the flow condition of internal flow field and external flow field, and accordin... Numerical 2D simulation and research on internal flow field and external flow field of rocket motor nozzle using FLUENT software. Analyze the flow condition of internal flow field and external flow field, and according to add in the amount of the different gas components, obtain the clear distribution of contour of density flow field, pressure flow field and various material components and so on. Simulation results agree with the results observed from the test on the ground, and provide reference for solid rocket motor development. 展开更多
关键词 rocket Engine nozzle nozzle PLUME FLUENT NUMERICAL Simulation
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Center of rotation estimation for rocket nozzle by infrared reflective makers and image sequences
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作者 张灵飞 陈刚 +1 位作者 叶东 车仁生 《Journal of Harbin Institute of Technology(New Series)》 EI CAS 2011年第2期56-60,共5页
The determination of an accurate center of rotation of rocket motor nozzle or other object to be measured is of great interest across a wide range of applications,such as rocket,missile,robotics,industry,spaceflight,a... The determination of an accurate center of rotation of rocket motor nozzle or other object to be measured is of great interest across a wide range of applications,such as rocket,missile,robotics,industry,spaceflight,aviation and human motion analysis fields,particularly for clinical gait analysis.A new approach was proposed to estimate the moving objects' instantaneous center of rotation and other motion parameters.The new method assumes that the two segment of object to be measured are rigid body which rotates around a center of rotation between each other relatively.The center of rotation varies with time in the global coordinate system but is fixed in the local coordinate system attached to each segment.The models of rocket motor nozzle and its movement were established.The arbitrary moving object's corresponding to motion equations were deduced,and the least square closed-form solutions of the object's motion parameters were figured out.It is assumed that the two high speed CCD cameras mounted on the 750 nm infrared(IR) filter are synchronized and calibrated in advance.The virtual simulation experiment using 3D coordinates of markers was conducted by synchronized stereo image sequences based on 6-DOF motion platform and the experimental results prove the feasibility of our algorithm.The test results show that the precision of x,y,z component on center of rotation is up to 0.14 mm,0.13 mm,0.15 mm. 展开更多
关键词 rocket motor nozzle center of rotation stereo vision image sequence IR reflective marker high speed CCD camera
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Studies on Aerodynamic Behavior and Performance of Aerospike Nozzles 被引量:4
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作者 王长辉 刘宇 廖云飞 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2006年第1期1-9,共9页
Experimental and numerical studies are carried out on a 6-cell tile-shaped aerospike nozzle, a 6-cell aerospike nozzle with round-to-rectangle primary nozzles and a 1-cell linear aerospike nozzle. Good altitude compen... Experimental and numerical studies are carried out on a 6-cell tile-shaped aerospike nozzle, a 6-cell aerospike nozzle with round-to-rectangle primary nozzles and a 1-cell linear aerospike nozzle. Good altitude compensation capacities and high efficiencies are obtained in the tests. The efficiencies of 6-cell tile-shaped aerospike nozzle and 1-cell linear aerospike nozzle at design altitude approach to 100 %, and that of 6-cell aerospike nozzle with round-to-rectangle primary nozzles in the same condition is about 95 % due to the imperfect cell contour and manufacturing defects. Numerical results are in good agreements with test data. The effects of ambient pressure on exhaust and then on base behavior are analyzed, The effects of variation in the amount of base bleed on performance are also examined in the tests. 展开更多
关键词 rocket engine aerospike nozzle PERFORMANCE EXPERIMENT numerical simulation
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Numerical Research on The Nozzle Damping Effect by A Wave Attenuation Method 被引量:4
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作者 Wan-xing SU Ning-fei WANG +2 位作者 Jun-wei LI Yan-dong ZHAO Mi YAN 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS 2013年第3期162-166,共5页
Nozzle damping is one of the most important factors in the suppression of combustion instability in solid rocket motors.For an engineering solid rocket motor that experiences combustion instability at the end of burni... Nozzle damping is one of the most important factors in the suppression of combustion instability in solid rocket motors.For an engineering solid rocket motor that experiences combustion instability at the end of burning,a wave attenuation method is proposed to assess the nozzle damping characteristics numerically.In this method,a periodic pressure oscillation signal which frequency equals to the first acoustic mode is superimposed on a steady flow at the head end of the chamber.When the pressure oscillation is turned off,the decay rate of the pressure can be used to determine the nozzle attenuation constant.The damping characteristics of three other nozzle geometries are numerically studied with this method under the same operating condition.The results show that the convex nozzle provides more damping than the conical nozzle which in turn provides more damping than the concave nozzle.All the three nozzles have better damping effect than that of basic nozzle geometry.At last,the phase difference in the chamber is analyzed,and the numerical pressure distribution satisfies well with theoretical distribution. 展开更多
关键词 锥形喷嘴 数值研究 阻尼效应 固体火箭发动机 波衰减 燃烧不稳定性 压力振荡 阻尼特性
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An improved constant volume cycle model for performance analysis and shape design of PDRE nozzle
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作者 Guangyu LI Xiaowei LI +2 位作者 Jue DING Peifen WENG Zhanbin LU 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI CSCD 2018年第2期193-206,共14页
An improved constant volume cycle (CVC) model is developed to analyze the nozzle effects on the thrust and specific impulse of pulse detonation rocket engine (PDRE). Theoretically, this model shows that the thrust... An improved constant volume cycle (CVC) model is developed to analyze the nozzle effects on the thrust and specific impulse of pulse detonation rocket engine (PDRE). Theoretically, this model shows that the thrust coefficient/specific impulse of PDRE is a function of the nozzle contraction/expansion ratio and the operating frequency. The relationship between the nozzle contraction ratio and the operation frequency is obtained by introducing the duty ratio, by which the key problem in the theoretical design can be solved. Therefore, the performance of PDRE can be accessed to guide the preliminary shape design of nozzle conveniently and quickly. The higher the operating frequency of PDRE is, the smaller the nozzle contraction ratio should be. Besides, the lower the ambient pressure is, the larger the expansion ratio of the nozzle should be. When the ambient pressure is 1.013 × 105 Pa, the optimal expansion ratio will be less than 2.26. When the ambient pressure is reduced to vacuum, the extremum of the optimal thrust coefficient is 2.236 9, and the extremum of the specific impulse is 321.01 s. The results of the improved model are verified by numerical simulation. 展开更多
关键词 pulse detonation rocket engine (PDRE) nozzle specific impulse thrust constant volume cycle (CVC) model
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长时间工作固体火箭发动机长尾喷管外绝热装置设计
6
作者 王相宇 向进 +5 位作者 章惠君 王鹍鹏 余小波 朱雯娟 刘梦珂 马以博 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期629-637,共9页
固体火箭发动机长尾喷管周围一般安装有电子仪器,故而对喷管壳体表面温度有严格的限制。对于某长时间工作的发动机,为满足喷管壳体表面温度要求,同时降低消极质量,设计了一种新型双腔外绝热装置,以实现在较小的消极质量下具有较好的绝... 固体火箭发动机长尾喷管周围一般安装有电子仪器,故而对喷管壳体表面温度有严格的限制。对于某长时间工作的发动机,为满足喷管壳体表面温度要求,同时降低消极质量,设计了一种新型双腔外绝热装置,以实现在较小的消极质量下具有较好的绝热性能。对该绝热装置进行了内流场及传热计算分析,而后进行了绝热结构优化及试验验证。结果表明:该双腔外绝热装置可以将长时间工作固体火箭发动机长尾喷管外壁温度从483℃降低至103℃,降低约78.7%;而采用同等材料同等质量的常规外防护装置只能从483℃降低至227℃,降低约53.0%;而要达到相同的防护效果,同等材料常规外防护装置的质量将增加约160%。双腔外绝热装置中段及尾端处温度随时间变化趋势与实测结果吻合较好,有望应用于其他长时间工作发动机。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 长时间工作 长尾喷管 外绝热装置
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壁面开孔方式对可渗透喷管推力性能影响数值研究
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作者 王革 李程珂 +3 位作者 薛玉琴 宋振 关奔 杨泽南 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期75-85,共11页
为降低传统大扩张比喷管在低空飞行时喷管内燃气过膨胀带来的推力损失,提出一种具有自适应高度补偿功能的可渗透壁喷管。对采用不同壁面开孔方式的可渗透喷管进行数值模拟,对比并分析喷管的全弹道推力性能。计算结果显示,可渗透喷管在... 为降低传统大扩张比喷管在低空飞行时喷管内燃气过膨胀带来的推力损失,提出一种具有自适应高度补偿功能的可渗透壁喷管。对采用不同壁面开孔方式的可渗透喷管进行数值模拟,对比并分析喷管的全弹道推力性能。计算结果显示,可渗透喷管在低空下的推力补偿效果明显,比冲增益最高达10%,在高空下的推力损失低至1%,高度平均比冲增益最高达1.5%。在孔隙率、壁面开孔形状相同的情况下,壁面开孔尺度越小可渗透喷管的推力性能越好,但总体上不同壁面开孔尺度的可渗透喷管的全弹道性能差异为0.6%。产生性能差异的主要原因是相同孔隙率的情况下,低空通过小尺度孔进入喷管的气流更均匀,对可渗透段内壁面压强的提升以及分离激波的削弱效果更好,因此带来的低空推力补偿效果更好。在孔隙率、壁面开孔尺度相同的情况下,采用圆柱孔的可渗透喷管的推力性能要优于圆锥孔的可渗透喷管。综合性能最好的圆柱孔可渗透喷管与综合性能较差的渐缩型圆锥孔可渗透喷管的全弹道性能相差约3.3%。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 高度补偿喷管 内弹道 可渗透喷管 数值计算
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后摆心潜入式喷管柔性接头力学特性数值仿真
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作者 龚建良 徐朝起 +4 位作者 胥亚亚 白梦雪 古呈辉 许桂阳 杨燕京 《海军航空大学学报》 2024年第1期147-152,181,共7页
针对后摆心潜入式喷管柔性接头在燃气压力与摆动联合载荷下,弹性件与增强件的力学特性计算问题,建立了对称刚体-柔性体结合的几何模型;采用了有限元方法,获取了柔性接头在燃气压力、摆动载荷及联合载荷下应力、弹性比力矩分布规律。研... 针对后摆心潜入式喷管柔性接头在燃气压力与摆动联合载荷下,弹性件与增强件的力学特性计算问题,建立了对称刚体-柔性体结合的几何模型;采用了有限元方法,获取了柔性接头在燃气压力、摆动载荷及联合载荷下应力、弹性比力矩分布规律。研究表明:随着燃气压力增大,弹性比力矩降低;随摆角增大,弹性比力矩增大。文中的数值仿真方法,可以应用于柔性接头力学特性的计算,为柔性接头强度的安全性评估提供指导。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 摆动喷管 柔性接头 超弹性橡胶 有限元方法
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固体发动机喷管热结构耦合数值仿真研究
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作者 龚建良 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期145-150,共6页
针对在热载荷与内压联合作用下,固体火箭发动机潜入式喷管的热结构耦合数值仿真问题,采用流体仿真软件与结构计算软件,展开了数值模拟。在流体仿真软件中,计算了潜入式喷管工作过程的内部稳态流场,提取了高温燃气流动参数与固体壁面对... 针对在热载荷与内压联合作用下,固体火箭发动机潜入式喷管的热结构耦合数值仿真问题,采用流体仿真软件与结构计算软件,展开了数值模拟。在流体仿真软件中,计算了潜入式喷管工作过程的内部稳态流场,提取了高温燃气流动参数与固体壁面对流换热系数。在有限元结构计算平台内,编写了非均布壁面压力载荷与非均布对流换热系数子程序,耦合求解了喷管热结构耦合问题,获取了热防护材料内部温度场与应力场分布。研究表明,热载荷是引起喉衬应力的主要原因。喉衬环向压应力与拉应力随时间呈现先增大后减小的过程。经地面喷管结构完整性热试车试验验证,该热结构耦合数值仿真方法可用于喷管结构完整性与安全性分析,为喷管结构设计提供合理指导。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 潜入式喷管 有限元方法 热结构 热应力
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可渗透壁自适应高度补偿喷管工作机理数值研究 被引量:1
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作者 薛玉琴 靳雨祺 +2 位作者 何定鹏 王革 关奔 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期48-61,共14页
提出了一种带有可渗透壁面的自适应高度补偿概念喷管(可渗透喷管),对该喷管的典型工作状态进行了数值模拟并对其高度补偿机理进行了解释。数值模拟结果显示,在低落压比条件下,外界大气透过喷管可渗透段进入喷管内部,抑制了喷管壁面处的... 提出了一种带有可渗透壁面的自适应高度补偿概念喷管(可渗透喷管),对该喷管的典型工作状态进行了数值模拟并对其高度补偿机理进行了解释。数值模拟结果显示,在低落压比条件下,外界大气透过喷管可渗透段进入喷管内部,抑制了喷管壁面处的回流产生,削弱了壁面处分离斜激波的强度,从而提高了喷管的低空推力性能。而在高落压比条件下,喷管内部燃气透过可渗透段壁面泄出,削弱了燃气的膨胀能力,使得喷管的高空推力性能有所损失。当可渗透喷管的低空推力性能提升幅度大于其高空推力性能损失时,喷管即具备了高度补偿能力。对喷管的推力构成分析表明,低落压比时,喷管可渗透段处外界大气流入所导致的喷管内压升高是其具有高度补偿能力的主要原因。基础扩张比的大小对可渗透喷管高度补偿性能影响显著,可渗透喷管比传统喷管的推力提升幅度最高可达34%,不同基础扩张比的可渗透喷管低空推力补偿能力相差最大25%。将不同基础扩张比喷管的高度平均比冲进行对比可发现,存在最优的喷管基础扩张比,该可渗透喷管高度平均比冲比传统喷管高度平均比冲高3%。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 高度补偿 过膨胀 流动分离 可渗透喷管 数值模拟
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基于RBF代理优化的固体火箭发动机喷管型面设计 被引量:1
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作者 代无劫 于勇 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期188-198,共11页
针对固定扩张比与扩张段长度的二维轴对称固体火箭发动机喷管进行扩张段型面优化,优化目标为喷管推力最大化,优化参数为贝塞尔曲线控制点的径向位置,优化方法采用径向基函数(Radial Basis Function, RBF)代理优化算法。采用纯气相与两... 针对固定扩张比与扩张段长度的二维轴对称固体火箭发动机喷管进行扩张段型面优化,优化目标为喷管推力最大化,优化参数为贝塞尔曲线控制点的径向位置,优化方法采用径向基函数(Radial Basis Function, RBF)代理优化算法。采用纯气相与两相流两种模型分别进行优化设计,纯气相的结果表明,对于10个控制点表达的贝塞尔曲线,优化后的推力提高了1.64%。以此优化型面为初始型面,增加控制点个数至16个,二次优化后的推力又提高了0.095%。增大优化参数范围,同时引入判断拐点的约束,对于10个控制点表达的贝塞尔曲线进行单轮优化,结果同上述经过两轮优化之后的结果相近,优化后的喷管推力提高了1.78%,说明算法具有较强的稳定性。通过对不同控制参数个数的贝塞尔曲线优化过程的对比,给出了合理选择控制点个数的方法与建议。两相流的优化结果表明,由于颗粒的滞后影响造成了两相流损失,两相流喷管的推力小于纯气相喷管,但两相流喷管优化后的推力较优化前初始型面的推力提高了1.87%,略高于纯气相喷管。RBF代理优化算法适用于由任意数量控制点组成的贝塞尔曲线表达的喷管扩张段型面优化,并有较高的效率与较强的稳定性。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 二维轴对称喷管 贝塞尔曲线 RBF代理优化算法 两相流
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基于正交试验设计的可渗透喷管参数影响规律分析
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作者 薛玉琴 靳雨祺 +1 位作者 关奔 王革 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期116-121,共6页
利用正交试验设计方法,考察喷管关键设计因素对可渗透喷管工作性能的影响。针对喷管扩张比、基础扩张比、开孔角度、孔隙率、孔径等5个影响因素,通过对正交试验结果进行范围分析和极差分析,明确各影响因素对喷管性能的影响程度排序及其... 利用正交试验设计方法,考察喷管关键设计因素对可渗透喷管工作性能的影响。针对喷管扩张比、基础扩张比、开孔角度、孔隙率、孔径等5个影响因素,通过对正交试验结果进行范围分析和极差分析,明确各影响因素对喷管性能的影响程度排序及其显著性水平。结果表明,低海拔工作环境条件会强化可渗透喷管推力性能对模型参数的依赖性和敏感度。在所选的参数水平下,基础扩张比是影响高度积分平均比冲最显著的因素,其次为喷管扩张比,而开孔角度、孔隙率与孔径对喷管性能影响程度较小。喷管扩张比、基础扩张比、开孔角度对喷管性能的影响存在单调函数关系,但孔隙率、孔径与喷管性能不存在单调函数关系。 展开更多
关键词 火箭发动机 可渗透喷管 正交试验方法 平均比冲 数值模拟
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基于流固耦合的固体发动机复合喷管烧蚀型面演变
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作者 陈旭龙 闫航 +2 位作者 张春宇 冯喜平 侯晓 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期113-123,共11页
由于材料烧蚀性能不同,固体火箭发动机复合喷管普遍存在烧蚀台阶,严重影响喷管结构完整性,降低喷管性能。为了预示固体火箭发动机复合结构喷管内不同热防护材料交接处的烧蚀台阶型面演变过程,建立了一种能反映喷管两相流环境下防热材料... 由于材料烧蚀性能不同,固体火箭发动机复合喷管普遍存在烧蚀台阶,严重影响喷管结构完整性,降低喷管性能。为了预示固体火箭发动机复合结构喷管内不同热防护材料交接处的烧蚀台阶型面演变过程,建立了一种能反映喷管两相流环境下防热材料烧蚀过程的流固耦合计算方法。依据热化学烧蚀与粒子侵蚀机理,考虑瞬态计算中烧蚀型面的退移,模拟了石墨-高硅氧/酚醛复合喷管烧蚀型面演化过程,验证了计算方法的有效性。模拟得到的收敛段烧蚀台阶型面与实验结果吻合较好,扩张段台阶计算深度略低于实验值。仿真结果表明:收敛段受热化学烧蚀与粒子侵蚀共同作用,两种材料粒子侵蚀速率的差异可达0.36 mm/s,是收敛段烧蚀台阶形成的主要原因,扩张段烧蚀台阶的产生仅受热化学烧蚀的影响,交接处退移速率最大差值为0.044 mm/s;烧蚀台阶形成后,拐角处暴露的石墨材料会受到较强的粒子冲刷效应;喷管喉部前端的石墨材料因烧蚀型面变化,喷管实际喉部向出口移动1.96 mm。 展开更多
关键词 固体火箭发动机喷管 烧蚀台阶 热化学烧蚀 粒子侵蚀 数值仿真
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基于蒙特卡洛法的喷管中强非均匀性介质辐射换热问题求解加速策略
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作者 肖舰 高包海 +2 位作者 任亚涛 何明键 齐宏 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期537-546,共10页
固体火箭发动机喷管内的辐射换热不可忽视,使用传统蒙特卡洛法模拟效率低下,而现有蒙特卡洛法加速策略研究多局限于辐射物性跨越1个数量级的情况,这与实际喷管中的强非均匀性特点不符。因此,辐射物性跨越2~3个数量级时,以零碰撞蒙特卡... 固体火箭发动机喷管内的辐射换热不可忽视,使用传统蒙特卡洛法模拟效率低下,而现有蒙特卡洛法加速策略研究多局限于辐射物性跨越1个数量级的情况,这与实际喷管中的强非均匀性特点不符。因此,辐射物性跨越2~3个数量级时,以零碰撞蒙特卡洛法为基准,对加权零碰撞蒙特卡洛法和分解蒙特卡洛法两种加速策略进行比较探究,分别考察了灰介质立方体、非灰介质圆柱体算例。结果表明:加权零碰撞蒙特卡洛法在零碰撞衰减系数取全局最大值的60%以上、分解蒙特卡洛法在控制介质辐射物性取全局最大值的3%以内时,二者均可在保证计算精度的前提下缩减计算用时;相较分解蒙特卡洛法,加权零碰撞蒙特卡洛法的加速性能更好,其在非灰算例中的效率提升最高可达14%。此外,还提出了一种改进的轴对称网格定位方法,在几种典型路径中计算用时可缩减43%以上。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 喷管 辐射换热 强非均匀性介质 蒙特卡洛法
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喷管两相湍流数值模拟及湍流模型性能评估
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作者 陈良兵 廖紫默 +1 位作者 刘难生 万振华 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期24-34,共11页
研究固体火箭发动机喷管中颗粒质量流率对两相流的影响规律以及不同RANS模型对该问题的预测性能,可为喷管设计等工程应用提供重要参考。在欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange)框架下,通过3D大涡模拟(3D LES)研究了颗粒质量流率对喷管两相流... 研究固体火箭发动机喷管中颗粒质量流率对两相流的影响规律以及不同RANS模型对该问题的预测性能,可为喷管设计等工程应用提供重要参考。在欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange)框架下,通过3D大涡模拟(3D LES)研究了颗粒质量流率对喷管两相流场的影响规律,以3D LES结果作为参考依据,分析了不同RANS模型针对喷管两相流在2D轴对称和3D模拟中的性能。结果表明:由于扩张段内颗粒集中在中轴线附近区域,颗粒质量流率越大,该区域马赫数越低,温度越高;壁面附近存在无颗粒区,故边界层内流动几乎不受颗粒影响。另外,采用不同湍流模型计算得到的颗粒分布与LES基本相同。在2D轴对称RANS模拟中,发现RNG k-ε模型所预测的气相质量流率和喷管比冲与LES结果吻合最好;在高颗粒质量分数下(约30%),不同湍流模型预测的相对比冲损失差别可超过3%。在3D RANS模拟中,发现Realizable k-ε模型表现出最佳的综合性能,所预测的物理量沿中轴线分布的准确性均优于其他模型。当颗粒质量分数约为31.2%时,Realizable k-ε模型所预测的比冲为与LES结果相比误差仅1.56%。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 喷管 气粒两相流 湍流模型 欧拉-拉格朗日方法
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反应性气膜对喷管附面层损失的影响
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作者 程群力 刘殊远 +3 位作者 王佩佩 胡松启 张微萌 刘林林 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期331-340,共10页
针对二维轴对称喷管,数值模拟研究了氢气和正癸烷两种反应性气膜对喷管附面层损失的影响,分析对比了喷注比为0%、0.47%、1.07%、1.42%以及氢气、正癸烷两种不同喷注物质下喷管附面层损失变化规律。结果表明,与无喷注的情况相比,壁面喷... 针对二维轴对称喷管,数值模拟研究了氢气和正癸烷两种反应性气膜对喷管附面层损失的影响,分析对比了喷注比为0%、0.47%、1.07%、1.42%以及氢气、正癸烷两种不同喷注物质下喷管附面层损失变化规律。结果表明,与无喷注的情况相比,壁面喷注形成的反应性气膜显著降低了喷管壁面温度;当喷注比从0%增加到1.42%时,氢气反应性气膜使得喷管扩张段壁面平均温度降低了2648.3 K,而正癸烷反应性气膜使得喷管扩张段壁面平均温度降低了1875.9 K;喷注物质为正癸烷不利于降低喷管附面层损失,正癸烷反应性气膜使得喷管附面层损失增加了504.3%;而喷注物质为氢气更有利于降低喷管附面层损失,反应性气膜使得喷管附面层损失降低了38.8%。研究表明,氢气反应性气膜对喷管的热防护和附面层减阻综合性能提升更有利。 展开更多
关键词 反应性气膜 喷管 附面层损失 火箭发动机 热防护
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长尾喷管气凝胶隔热层结构设计
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作者 高煜航 郑健 上官子晗 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期166-175,共10页
固体火箭发动机长尾喷管外围通常放置舵机等控制系统,为了满足控制系统的工作温度要求,设计了一种用于长尾喷管段的新型热防护复合结构。长尾段隔热层采用具有低热导率、低密度特点的二氧化硅气凝胶材料。首先建立了气凝胶材料热导率计... 固体火箭发动机长尾喷管外围通常放置舵机等控制系统,为了满足控制系统的工作温度要求,设计了一种用于长尾喷管段的新型热防护复合结构。长尾段隔热层采用具有低热导率、低密度特点的二氧化硅气凝胶材料。首先建立了气凝胶材料热导率计算模型,并对高温环境气凝胶材料导热性能进行测试。随后结合气凝胶材料热导率计算,建立了长尾喷管的热防护复合结构模型,并对喷管热防护结构模型进行了瞬态传热分析和力学性能分析。结果表明,喷管热防护结构设计满足材料力学性能。在发动机工作20 s后气凝胶材料可以将喷管的长尾段外壳壁面温度控制在320 K以下。相较于传统的高硅氧酚醛隔热材料,气凝胶材料隔热效果表现更优,且可以有效减少喷管热防护结构的消极质量。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 长尾喷管 热防护 二氧化硅气凝胶 传热
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入口流场不均匀性对固体火箭发动机大膨胀比喷管内流场的影响
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作者 高惊涛 孙宏权 +1 位作者 李新艳 王宁飞 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期547-556,共10页
在高机动飞行过程中,固体火箭发动机承受长时间的小过载会导致喷管入口处燃气方向改变,而药柱空间非均匀燃烧又会导致燃气密度分布不均匀,从而影响喷管入口处质量通量分布。二者均会造成入口燃气流动非均匀性,这是引起喷管流场不均匀性... 在高机动飞行过程中,固体火箭发动机承受长时间的小过载会导致喷管入口处燃气方向改变,而药柱空间非均匀燃烧又会导致燃气密度分布不均匀,从而影响喷管入口处质量通量分布。二者均会造成入口燃气流动非均匀性,这是引起喷管流场不均匀性的主要原因之一,直接影响发动机性能。以膨胀比为100的固体火箭发动机喷管为研究对象,改变入口处质量通量分布规律与入射方向,结合计算流体力学软件研究入口流场不均匀性对喷管内流场的影响规律。结果表明:当喷管入口质量通量呈抛物面分布时,入口的不均匀性对喷管内流场影响较小,在喷管喉部位置不均匀效应基本消除;由俯仰过载导致燃气非垂直入射时,喷管入口位置流场周向不均匀性高达23%;随着燃气充分膨胀,不均匀效应减弱,在喷管扩张比达到92.8时,流场基本均匀,但是在有限扩张比条件下由入射角度导致的流场不均匀效应无法完全消除。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 喷管 大膨胀比 流动不均匀 内流场
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基于橇载喷管背压控制的引射装置设计与研究
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作者 张晨辉 谢波涛 +1 位作者 王宝林 杨洋 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期128-134,共7页
为解决火箭橇试验橇载喷管背压过高的问题,验证引射装置设计的可行性,建立了二维引射性能预估模型,利用Fluent软件,并采用k-ε湍流模型,研究引射装置及其关键设计参数对喷管内部流场的影响,揭示了试验装置内外流场掺混机理。数值分析结... 为解决火箭橇试验橇载喷管背压过高的问题,验证引射装置设计的可行性,建立了二维引射性能预估模型,利用Fluent软件,并采用k-ε湍流模型,研究引射装置及其关键设计参数对喷管内部流场的影响,揭示了试验装置内外流场掺混机理。数值分析结果表明:引射装置适用于大扩张比、低Ma数试验工况;引射装置总压、引射流量越大,引射效应越明显,引射装置与喷管尾端的距离、引射角度大小与引射效率呈负相关,设计中应保证引射装置燃气/空气流量比为0.75以上,引射位置在中部和后部时激波前的试验面积分别增加了0.42、0.75 m2;引射装置的加入使得试验段平均马赫数由2.6提升至3.3,均匀度提高约72%。 展开更多
关键词 火箭橇 喷管 引射装置 扩张比
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磁等离子体发动机中磁喷管分离过程的流体模拟
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作者 杨振宇 张元哲 +2 位作者 范威 杨广杰 韩先伟 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期246-255,共10页
磁等离子体发动机在深空探测、载人航天等领域具备广阔的应用前景.发动机的磁喷管单元将离子能量转化为轴向动能,对磁喷管中等离子体与磁场分离的物理过程开展研究对提升发动机推进效率具有重要意义.本文建立了针对磁等离子体发动机中... 磁等离子体发动机在深空探测、载人航天等领域具备广阔的应用前景.发动机的磁喷管单元将离子能量转化为轴向动能,对磁喷管中等离子体与磁场分离的物理过程开展研究对提升发动机推进效率具有重要意义.本文建立了针对磁等离子体发动机中磁喷管的流体数值模型,并在不同入口离子温度、背景磁场条件下开展了数值模拟.计算结果表明:等离子体向下游运动的过程中轴向速度增大,并与磁力线逐渐分离,绝热性损失分离机制在分离过程中起主导作用;入口离子温度升高,离子轴向速度增大,离子与磁场分离位置更靠上游,但不会对阻性分离过程产生影响;背景磁场增强,下游离子速度减小,流线与对称轴的夹角减小,各种分离机制中绝热性损失分离机制仍起主要作用. 展开更多
关键词 磁等离子体发动机 磁喷管 等离子体分离 流体模拟
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