火箭喷管等倾角螺旋槽铣削加工中刀具干涉分析

为解决具有多种母线轮廓的喷管外表面上铣削加工等倾角螺旋槽 (斜航线 )的难题 ,研制和开发了专用的六轴控制、四轴联动的数控机床和专门的数据处理系统 .当用片铣刀进行铣槽加工时 ,由于是用直线段包络斜航线 ,存在刀具干涉问题 ;刀具干涉会引起螺旋槽长度方向和高度方向上的两种误差 .因此对刀具干涉问题进行了系统的分析和研究 。

合成射流激励器增强同向燃气氧气掺混数值模拟及机理研究

建立了将合成射流激励器腔体、出口喉道及外部受控流场作为单连域计算处理的全流场计算模型(X L模型)。基于此计算模型,对合成射流激励器增强同向燃气 氧气掺混的流场进行了数值仿真和机理研究。研究表明,应用合成射流激励器可以显著增强同向燃气/氧气的掺混,其主要控制机理是合成射流激励器对同向燃气/氧气流起到流动方向控制作用,使两侧两股氧气平行射流向内发生偏转,从而大大缩短了每股射流的核心区长度;同时,激励器工作改变和加强了射流出口附近的涡结构,通过涡结构的强对流作用极大地增强了燃气/氧气平行射流在出口附近的混合。

改进模拟退火算法的喷管动力学模型修正

为获得液体火箭发动机喷管高精度的结构动力学有限元模型,提出一种基于改进模拟退火算法(Improved Simulation Annealing Algorithm,ISAA)的有限元模型修正方法。首先,将复杂的薄壁夹层板喷管等效为复合材料层合壳,建立喷管的参数化有限元模型;在此基础上,以结构模态参数为参考基,构造出联合使用模态频率及模态振型的目标函数,并运用灵敏度分析提取设计变量,从而建立其优化模型;提出带记忆、局部搜索功能的改进模拟退火算法,运用ISAA在设计空间进行多目标全局寻优;最后,采用基于MSC Patran/Nastran软件平台二次开发的结构动力学模型修正软件ZDXZ V1.0进行模型修正,并对模型修正方法的有效性进行了校验。结果表明,修正后喷管的前3阶计算模态频率与试验值相对误差小于2%,振型相关性最小MAC值大于0.9,大大提升了喷管模型的动力学符合性,模型精度满足工程应用要求;表明所述模型修正策略的有效性,该方法具有高效、强鲁棒性等特点,适合于大型复杂结构的模型修正。

喷管尺寸对火箭发动机喷流噪声影响研究

为了研究喷管尺寸对火箭发动机喷流噪声声场分布的影响规律,采用LES与FW-H相结合的方法,针对不同喷管尺寸的高温燃气喷流气动声场进行了数值模拟,并分析了声场特性。数值结果表明,火箭发动机喷流远场噪声具有方向性,噪声声压级在离开喷流中心轴线40°处达到最大值;喷流噪声声场的声压级随着喷管尺寸的增大而增加。研究结果为不同尺寸的火箭发动机喷流噪声预测提供参考依据。

特征线法在塞式喷管中的应用

介绍了特征线在塞式喷管中的应用 ,对于一些塞式喷管的特殊情况处理进行了详细的介绍 ,包括边界条件的处理、膨胀波和斜激波的处理等 ,并给出了典型的塞式喷管流场 ,给出了塞式喷管推力的计算方法 。

高硅氧增强塑料烧蚀模型中热解层厚度的探讨

通过小型实验固体火箭发动机的多次热试车,对喷管扩散段截面上高硅氧酚醛材料的色变厚度进行了观察,对该截面上材料采用红外光谱成份分析和导电性测量,确认了热解层厚度与碳化层厚度具有相同的数量级,可达2.5mm左右.因此,在作高硅氧酚醛喷管材料的烧蚀与温度场计算时,不宜采用热解面模型,而应采用热解层模型.

塞式喷管性能损失分析

影响塞式喷管性能的因素是多方面的,为了明确各种损失对其的影响程度,根据塞式喷管的工作特点,通过建立的塞锥壁面压力分布的简化模型,初步分析了这些因素,比如摩擦损失、化学非平衡损失、截短损失和底部损失等.结果表明,由于塞锥长度的截短所引起的截短损失和底部损失是影响塞式喷管性能的主要因素.为了减小由此所带来的性能损失,应通过实验和数值模拟的方法着重研究气流在塞锥上和底部的流动特征,并且在设计的过程中应该考虑这些因素,以降低其对性能的影响.

SNRE堆芯物理计算分析

采用蒙特卡罗方法的MCNP程序对小型核火箭发动机(SNRE)的堆芯建立了5个不同精细程度的计算模型,并对其有效增殖因子、转鼓价值和功率分布进行了计算。模型分析结果表明:元件均匀化处理可以满足一般的反应性计算,而要得到元件内部功率分布则必须采用精细描述元件的模型。参数计算结果表明:SNRE堆芯基本物理特性合理,转鼓控制价值足够,功率分布均匀合理,满足设计要求。

带有横喷控制的导弹非定常流场数值模拟

从包含多种组分的N S方程出发 ,采用NND2M差分格式 ,对带有脉冲发动机作为横向喷流控制系统、X型尾翼布局、飞行马赫数M∞ =6 .0、攻角α∈ [- 10°,10°]的导弹外流场进行数值模拟 ,研究了发动机非定常工作过程对导弹气动力动态特性的影响 ;计算表明喷口位于背风区时喷流影响较小 ,喷口位于迎风面时气动力变化较大 。

固体火箭发动机射流推力矢量喷管气固两相流数值模拟

用颗粒轨道模型对基于激波控制的二维收缩扩张(2DCD)喷管中的气固两相流动进行了数值模拟,并与纯气相条件下的计算结果进行了对比分析,研究了1～40μm不同直径颗粒的运动轨迹和内流场参数的分布特征,并对矢量喷管的推力性能进行了研究。研究表明,颗粒相的加入和颗粒直径的变化对矢量喷管的内流场和推力性能都有较大影响。在进行射流推力矢量喷管的设计和性能计算时一定要考虑颗粒相的影响。

三维数值模拟再生冷却喷管的换热

为了解液体火箭发动机喷管再生冷却的换热特点, 采用数值模拟的方法, 对内喷管燃气、壁面和冷却液建立不同的三维控制方程, 进行流动和传热的耦合计算。在计算中, 假定喷管流动为冻结流动, 考虑燃气向壁面的对流换热和辐射换热; 采用二阶迎风格式离散控制方程, 采用DO模型离散求解辐射换热方程, 水蒸气的吸收系数根据Leckner公式计算。计算模型采用缩比热试车发动机, 数值计算结果与实验结果吻合较好, 较准确地模拟出了喷管的壁面热流密度, 得到了喷管燃气和冷却液的流场和温度场, 对高压再生冷却喷管的设计具有指导意义。

固体发动机喷管喉衬流固耦合换热规律数值研究

通过考虑流场与壁面的湍流换热、固壁中的热传导以及包含吸收-发射性气体介质的喷管空腔中的热辐射交换等因素,建立了喷管喉衬流固耦合换热模型,通过与前人实验结果对照验证了模型的准确性;应用该模型分析了喷管粗糙度、燃气组分、燃烧室压强、推进剂燃温等因素对喷管喉衬热结构及换热规律的影响。仿真结果表明,喷管喉衬壁面温度和总热流密度在喷管喉部直段的前端达到最大;上述因素对喷管喉衬热交换的热流密度影响很大。

固体火箭发动机喷管CAD系统设计

叙述了一个基于微机的固体火箭发动机喷管ＣＡＤ设计软件的功能及实现过程，内容包括：喷管的型面设计、流场计算、性能预估、结构设计、温度场计算和烧蚀计算等。该软件既可独立地运用于喷管的结构设计，又可以与其它部件的设计软件一起协调工作，共同完成固体火箭发动机的方案设计。该软件已开发成功并投入使用，实践证明具有使用方便。

塞式喷管发动机的性能预示

采用理论分析的方法并结合塞式喷管的结构特点,建立塞式喷管壁面的的压力分布模型,对全长型、截短型以及考虑底部推力、底部二次流等情况下的塞式喷管发动机进行了性能预示,并同试验结果进行了对比分析。分析结果表明,塞式喷管发动机的性能预示结果同试验结果吻合较好,验证了预示模型的可行性,但是在某些工作压比下,预测值与试验值之间还有一定程度的差异,塞式喷管发动机的性能预示模型还有待进一步的完善。

双级延伸喷管等效力学模型

通过对延伸锥及作动筒的运动分析和受力分析，建立了双级延伸喷管的等效力学模型，即等效力和等效质量，这样就可以将一复杂机构的动力学问题转化为一个等效构件的动力学问题，使其能模拟原机构的力学特性，从而使问题简化和便于计算。

一种固体火箭发动机喷管摆动冷流缩比试验方法

针对研究喷管摆动工况下扩压器工作特性的试验中存在:喷管摆动难以实现;若以高温高压蒸汽或者燃气作为引射介质,虽引射效率高但耗费巨大的人力物力等问题在发动机研制初期很难被采纳。该文提出一种以扩压器摆动等效喷管摆动,以冷空气作为引射和被引射介质的简化试验方法。数值计算结果与试验结果符合较好,试验方法经济实用,操作简单,可以作为摆动喷管固体火箭发动机研制初期的试验手段。

煤岩水力割缝机截割喷嘴特性研究

为了提高煤层的瓦斯抽放效率,利用高压水射流对煤层进行预割缝,而喷嘴是高压水射流系统的执行元件,因此对截割喷嘴进行特性分析;先确定计算区域,建立模型,网格划分并导入FLUENT中,对喷嘴的不同收缩角和直径进行仿真模拟。通过仿真模拟和分析计算,拟合出了速度、压力和喷嘴几何参数的表达式,可以为高压水射流系统设计、喷嘴设计、压力泵的选型提供重要的理论依据。

文丘里喷嘴改进除尘滤筒对撞脉喷清灰性能的数值模拟

除尘滤筒的脉冲喷吹清灰存在清灰不良问题,考察了文丘里喷嘴对新型对撞喷吹性能的改善效果,构建了脉冲喷吹的数值模型,运用Ansys Fluent 19.0软件对清灰流场进行模拟与分析。结果表明,文丘里喷嘴和普通喷嘴在相同条件下对撞脉喷形成的高压喷吹气流的运移规律类似,移动式作用于滤筒壁面。应用文丘里喷嘴有利于显著提高对撞脉喷过程中滤筒中下部的喷吹压力,进而提高整体的喷吹强度。与普通喷嘴相比,文丘里喷嘴喷吹距离越大,对于对撞脉喷清灰喷吹强度的提升越加显著。以上结论可为除尘器的脉喷清灰优化设计提供参考。

固体火箭发动机长尾管烧蚀机理研究

长尾管的热防护问题是端面燃烧固体火箭发动机研制中最突出的技术关键之一。本文从理论分析、流场计算和实验研究三个方面研究了端面燃烧固体火箭发动机长尾管的热防护问题。揭示出造成长尾管内衬材料局部烧蚀增强的主要机理。数值计算给出了燃气在长尾管内的流线图、压力、温度、密度、湍动能以及湍动能的耗散率。测定了型号发动机在热试车时长尾管壳体外壁面温度分布,以及试车后内衬材料的烧蚀与碳化厚度。另外,还专门设计了模拟内衬材料烧蚀的实验发动机。

基于变刚度变阻尼的柔性喷管动态模型

针对柔性接头动态迟滞曲线受控制系统控制位置精度和动态响应速度影响较大的问题,基于电液伺服机构和柔性接头变刚度变阻尼模型,构建了柔性喷管的电液伺服机构-变刚度变阻尼模型,将其和电液伺服机构-定刚度定阻尼模型进行了对比。分析了电液伺服机构主要参数、柔性接头工作参数等对电液伺服机构-柔性接头系统动态特性的影响。分析结果表明:电液伺服机构-变刚度变阻尼模型所构造的迟滞曲线可更准确地与实验结果相吻合,并符合迟滞曲线随频率变化的规律,反馈系数、放大器静态放大系数、电液伺服机构增益、滑阀流量增益等参数对系统动态特性的影响更为明显。该模型为固体火箭发动机电液伺服机构-柔性接头系统动态特性的调整提供理论依据。