螺旋滚筒升角对颗粒推力的影响

为探究螺旋滚筒作为推进装置时的性能参数,以自主设计的螺旋滚筒推进装置作为研究对象,通过EDEM进行离散元仿真,建立螺旋滚筒-沙离散元接触模型,得到沙粒在不同螺旋升角下受力情况,进而分析不同螺旋升角下螺旋滚筒在沙介质环境中所受推进力状况。研究表明,在相同直径与旋叶高度下,螺旋升角为30°~40°的螺旋滚筒在沙介质中有较好的推进能力。

双基发射药螺杆挤压成型过程的模拟分析

通过CFD仿真技术,应用MRF和滑移网格模型对双基发射药螺杆挤压成型过程进行数值模拟。由于塑化后的发射药属于假塑性流体,模拟中通过UDF引入发射药表观黏度系数的实验数据,采用层流模型模拟得到了发射药在螺杆挤压装置内瞬态和时均的流场信息。模拟结果分析显示,采用文中设计的螺杆结构,在设计工况下挤压孔口流速分布均匀,其值随时间变化幅度较小,可以保证双基发射药稳定地挤压成型,成型截面较为规则。运行中螺杆根部存在负压区对螺杆的功耗和振动都会有一定影响,可以通过调整料斗位置和料斗内螺旋导板的旋向加以改善。螺杆表面受力以压力为主,静压强的最大值比表面切应力大了2个数量级。

固体推进剂用单螺杆挤出机放大研究

由于推进剂用单螺杆挤出机所加工材料的特殊性,仅采用几何尺寸相似放大来设计大尺寸机型以提高产量存在安全风险,需要有合理的放大理论进行指导。本文基于Carely和Maddock两种不同的相似放大理论,以φ45推进剂用单螺杆挤出机为基准机型分别设计φ120目标机型,对比了两组目标机型与基准机型的仿真结果,以评估两种放大理论对于该型挤出机放大设计的适用性,为后续该机型系列化设计提供参考。从Polyflow和Virtual Extrusion Laboratory(VEL)仿真结果可知:φ120-Maddock机型的产量提升较φ120-Carely机型的产量提升虽然不显著,但是固体床分布、压力分布等场量参数与基准机型更为相似,而φ120-Carely机型的沿程平均温度和最高温度增加显著,不利于加工安全。经综合分析认为,Maddock相似放大理论更适用于指导推进剂用单螺杆挤出机的放大设计。

双基发射药螺杆挤压成型多出口模具结构设计优化

为研究某双基发射药在多出口螺杆挤压机内的流动过程,采用单因素法探究出口数目对发射药流动过程的影响,而后以提高生产效率为优化目标,以流道压强差为约束条件,对挤出口数目、模具长度和模具收缩角进行正交实验。结果表明,增加出口数目可以提高产量,减小最大压强差,使生产更加高效和安全;对质量流量和流道压强差影响程度的排序为:出口数目>模具长度>收缩角,并得到最合理的结构参数组合为出口数目5,模具长度40 mm,收缩角37°,此时质量流量提高了17.6%,流道压强差降低了25.0%,满足并保证发射药致密性的要求。

超临界CO_(2)塑化双基药挤出计量段流动状态的数值模拟

为了掌握超临界二氧化碳(SC-CO_(2))塑化双基药在挤出计量段内的流动情况,了解流场内压力、流体速度、剪切速率、剪切黏度等参数的分布与变化情况,使用有限元法的CFD模拟软件Polyflow,对SC‐CO_(2)辅助双基药塑化挤出成型过程中物料在计量段的流动状态进行模拟研究。结果表明,流体压力和剪切黏度都随着工艺温度、注气流率和溶剂比的增大而减小,螺杆转速的提升导致剪切黏度降低,但流体压力却急剧增加。流体外壁面的压力逐级升高,截面处的压力呈现近似环状分布,由机筒内壁面向螺杆表面逐渐减小。截面处的剪切黏度形成以螺杆中心点为圆心的环带状高黏度区域,越贴近机筒内壁和螺杆表面区域的剪切黏度越小,且工艺参数改变不影响剪切黏度的分布规律。流体外壁面的剪切速率随螺杆转速加快而增大,且高剪切速率集中在螺纹处。截面处最大流体速度出现在螺纹附近,紧贴机筒内壁处的流体速度最小,随着远离机筒内壁和螺杆表面流体速度迅速增大,且越靠近螺杆表面及机筒内壁区域的速度梯度越大。

锥型单螺杆结构对螺压推进剂挤出流场的影响

为了优化改性双基推进剂的生产工艺参数,保证生产过程的安全性,采用毛细管流变仪、真密度测试仪等对改性双基推进剂的密度、导热系数、流变特性等进行了测定,并拟合出了该配方的流变本构模型;采用Polyflow软件对不同锥形单螺杆结构下挤压成型过程进行了模拟。结果表明,随着螺杆螺距的增大,螺杆的输送能力减弱,建压能力减小;螺槽深度增大有利于物料输送,但会使机头压力减小,不利于物料平稳挤出;螺杆的大端直径增大,螺杆的剪切能力增强,压缩比增大,建压能力增强;当锥型单螺杆螺距为25mm、螺槽深度为7mm、螺杆大端直径为65mm时能在保证改性双基推进剂生产工艺相对安全的情况下,能得到混合均匀性较好的产品。

螺旋推进器叶型数值模拟研究

全地形两栖螺旋管道机器人采用螺旋式推进结构,适用于在水面、淤泥、沼泽等多种复杂环境工作,被广泛应用于城市排水管道系统中。为探究螺旋推进器叶型在地面与敞水中的最佳动力性能参数,通过公式计算出螺旋推进器在地面运动最佳螺旋升角范围,并对该范围内不同叶型螺旋推进器进行敞水数值模拟,分析了螺旋推进器不同叶型在敞水中的推力以及速度特性。结果表明:螺旋推进器叶型在地面最佳角度范围内,随着叶片螺旋升角逐渐增大,螺旋推进器获得的推力逐渐变大,叶片螺旋升角在29°~31°范围内螺旋推进器速度存在极大值,此区间内螺旋推进器对周围流体环境影响最大。研究结果对全地形两栖螺旋管道机器人叶型设计具有一定的参考价值。

超前支架自适应支护理论与应用

针对现有超前支架反复支撑破坏巷道顶板和锚护系统问题,提出了超前支架自适应支护、转换矩阵、峰值助力概念,给出了超前支架自适应支护定义,在综合分析超前支架自适应支护基础上,建立了超前支架自适应支护理论。根据结构形式和控制方式的不同,将超前支架自适应支护分为支护阻力自适应、支护姿态自适应、支护方式自适应3种形式。结合具体结构特点,对上述3种自适应形式进一步进行了区分,将支护阻力自适应分为初撑力分布形式自适应、支护阻力和初撑升降柱自适应,将支护姿态自适应分为顶梁姿态自适应和整体支护状态自适应,将支护方式自适应分为移架方式自适应和行走方式自适应,介绍了每种形式自适应支护原理及其实现方法;采用线性代数理论建立了自适应性顶梁结构量化关系,基于液压传动与控制原理给出了支护阻力自适应控制方法,利用AMESim软件构建了立柱位置和压力控制回路仿真模型并进行了仿真,采用运动学原理分析了螺旋推进器行走部的超前支架的自适应移架方式与具体行走方法。试验结果表明,自适应结构和装置大幅提升了支架适应能力,有效地解决了超前支架与巷道顶板和锚护系统协调匹配性难题,提高了超前支架适应巷道围岩变化能力。

火炸药双螺杆挤出工艺的研究现状与发展

综合叙述了国内外双螺杆挤出工艺在火炸药中的应用研究现状,指出国内在双螺杆挤出机结构设计、安全、工艺等方面的研究水平较国外存在较大的差距,制约了双螺杆挤出工艺在火炸药自动化制备中的应用。为使双螺杆挤出工艺在火炸药行业得到长足发展,建议进行双螺杆挤出机结构设计、安全设计、制备工艺等方面的研究,培养相关的专业人才。

襟翼舵的敞水及桨后水动力性能研究

采用面元法对螺旋桨与襟翼舵相互干扰水动力性能进行计算,两者之间的相互干扰采用迭代处理.计算了敞水中襟翼舵与普通舵的法向力系数,并与试验值进行了比较.敞水计算结果显示,与普通舵相比,襟翼舵的法向力系数有了较大的提高,同时襟翼舵的转舵比对于襟翼舵水动力性能的影响比较大.在敞水襟翼舵的基础上,计算了螺旋桨与襟翼舵相互干扰的水动力性能.与敞水襟翼舵相比,桨后襟翼舵在相同舵角的情况下,法向力系数增大,但增加的幅度不同.还计算了襟翼舵在转舵比为1/4、进速系数为0.5时襟翼舵某剖面在敞水及桨后的表面压力系数分布情况.

吊舱式推进器操舵工况水动力试验研究

为了认识吊舱式推进器操舵工况的水动力特性,进行了拖式吊舱推进器模型试验研究。试验测量了拖式吊舱推进器在不同转舵方位角的推力、扭矩及转舵力矩,所获得的流体动力数据能有效地解析实船操纵方式,并能为转舵机构及吊舱结构的设计提供参考。

舰船全电力推进系统模拟研究

介绍了舰船全电力推进系统的优点、典型国外电力推进系统和我校建造的舰船电力推进模拟研究系统的组成及其工作原理。重点研究了螺旋桨负载模拟装置的硬件组成、相关的计算及控制方法。在此基础上 ,对采用电力推进舰船的运动进行了半物理仿真 。

全方位行走式超前液压支架研究

为了解决现有超前液压支架移架过程中反复支撑破坏巷道顶板和锚网支护系统问题,研制了基于螺旋推进器的全方位行走式超前液压支架,采用换位前移的方式进行移架,避免了现有超前液压支架顺序前移带来的反复支撑问题。分析了现有超前支架存在的问题,介绍了全方位行走式超前液压支架的移架方式,阐述了该种支架的具体结构特点,研究了其力学特性,建立了相关运动学方程,给出了具体算例,为全方位行走支架的行走参数确定提供了理论依据。结果表明:该型支架结构简单、操作方便、行走可靠,仅需改变左右侧螺旋推进器的旋转方式,即可实现前移、后退、侧移和旋转等移动功能,可以解决现有超前液压支架顺序前移带来的破坏巷道顶板和锚网支护系统难题。

动态热机械分析法研究螺压改性双基推进剂的压延温度

为获得塑化高固体含量螺压改性双基推进剂的工艺温度,采用动态热机械分析（DMA）法研究了不同RDX含量时螺压改性双基推进剂DMA 曲线α 转变峰的温度（Tα）（即玻璃化温度Tg）、松弛活化能（Eαa）和α 转变之后DMA 曲线出现的“波谷”等特征物理量.结果表明,RDX 含量的增加减小了NC 分子间的缠绕作用,导致Tg 和Eαa值下降,这有利于高固体含量螺压推进剂的塑化;随着RDX 含量的增加,α 转变力学损耗峰tanδ 值增大,表明体系的摩擦发热量增大,而α 转变之后在55～120℃下DMA 曲线出现了“波谷”,此时体系的摩擦发热量最小,是压延塑化的最佳工艺温度.

空泡螺旋桨诱导的双桨船脉动压力数值预报

为研究双桨船脉动压力的特点与计算方法.建立了一套双桨诱导的船体脉动压力的预报方法.方法可计入空泡的影响,并考虑左右螺旋桨之间的相位差对脉动压力计算的影响,形成船体脉动压力的分布云图,通过云图可以很好地分析脉动压力的变化规律.对计算结果与试验结果的误差进行了分析,结果证明,同时考虑双桨作用与只考虑单桨作用的计算结果有所不同,同时考虑双桨作用时,相位差的影响不能忽略,不同的相位差得到的计算结果有明显差别,越靠近船体内侧,相位差引起的幅值变化越大.相位差的影响还同双桨的距离有关系,距离越近相位差的影响越显著,随着双桨距离加大,相位差的影响减小.这可以部分解释脉动压力模型实验和实船测试中的一些现象,同时也提醒试验人员在进行双桨船脉动压力试验时,要注意双桨相位差的影响.

撞击作用下螺压复合改性双基推进剂药片的响应

采用落锤仪研究了螺压复合改性双基(CMDB)推进剂药片在撞击作用下发生分解、燃烧或爆炸响应的临界值,获得了不同RDX含量、样品厚度及样品温度对推进剂在撞击作用下响应临界值的影响规律。结果表明,在推进剂中引入RDX不会增加推进剂对撞击刺激的敏感程度;RDX的质量分数为0~54.5%时,随着RDX含量的增加,推进剂药片对撞击刺激的敏感程度逐渐降低;样品厚度为1、2、3mm时,随着样品厚度的增加,推进剂药片对撞击刺激的敏感程度显著降低;推进剂在70℃时对撞击刺激比25℃时更加敏感。

螺压改性双基推进剂吸收物料的质量控制

为解决螺压推进剂中加入高能硝胺导致吸收物料分层、质量一致性差的问题,采用混合均匀度对物料的混合均匀性进行表征,以燃速和RDX含量作为质量评价依据,研究了不同的吸收系数、RDX加入方式(内加和外加)和混合方式(人工和机械)对吸收物料燃速和RDX含量的影响。结果表明,吸收系数对燃速的影响较大,RDX加入方式对燃速的影响不明显。RDX采用外加法并用机械混合可使吸收物料组分均匀混合。

固体推进剂同向双螺杆元件混合性能模拟

首先设计了4种固体推进剂用螺杆元件,并进行了固体推进剂药浆的流变性能测试,通过使用Polyflow软件对4种螺杆元件的流场进行数值模拟。对各螺杆元件流场的剪切速率、加权平均剪切应力、平均回流系数、累积停留时间分布等表征螺杆元件混合性能以及流场特性的指标进行分析,对比4种螺杆元件的分散和分布混合性能,并建立了螺杆元件混合性能的评价体系。结果表明,KB元件和S型元件对药浆有较好的综合混合性能,有利于固体推进剂的混合。

多孔超高燃速推进剂代料的双螺杆混合工艺初探

研究了多孔超高燃速推进剂代料的双螺杆混合挤出工艺。分析了双螺杆混合 PVC/ KCl代料的密度、微孔结构和混合优度 ,并且与超高燃速推进剂的密度、微孔结构和混合优度做了对比。研究表明调节双螺杆混合挤出工艺参数可以控制多孔代料的密度 ,双螺杆混合挤出技术可用于制造多孔超高燃速推进剂 。

水下航行体辐射噪声的线谱分析及建模

分析水下航行体辐射噪声,特别是线谱噪声的形成机理,分别给出动力装置和螺旋桨旋转产生的线谱的频率预报公式。在此基础上,以周期信号为模型建立了水下航行体辐射噪声的数学模型,并应用该模型对水下航行体线谱频率进行了预测。