液体火箭发动机水击特陛仿真及试验研究

建立了液体火箭发动机水击压力的模型,进行了数值仿真和试验对比分析,研究了影响液体火箭发动机水击压力的影响因素,讨论了发动机关机后推进剂管路的压力瞬变特性,从而验证了数值模拟的正确性。

挤压式液体火箭发动机水击特性研究

以某四氧化二氮/偏二甲肼挤压式液体火箭发动机为研究对象,建立了包括液路动力学模型、充填动力学模型和气路动力学模型的发动机系统启动过程动态数学模型。仿真计算了发动机系统启动过程中不同节流孔位置和大小时的水击峰压。分析表明,在靠近阀门处设置节流孔可明显减小水击峰压,对氧化剂管路的作用较燃料管路更明显;较小的节流孔利于降低水击峰压,但尺寸须合适,否则会因推进剂流量下降而在节流孔处形成发射。

液体火箭发动机关机水击的数值模拟

基于特征线法对某液体火箭发动机小尺寸推进剂供应管路的关机水击进行了数值模拟。研究了发动机关机后推进剂管路的压力瞬变特性,并验证了数值模拟的正确性,同时通过实例计算分析测压支管直径和长度改变时测压支管端部压力与阀门处压力的关系。结果表明:测压支管的存在使实测点与管路内压力瞬变特性可能有较大差异,是造成测量数据不能正确反映管路内真实压力的原因。

火箭炮闭锁机构撞击失效过程建模及其验证

针对某火箭炮闭锁机构在强制解脱过程中产生的撞击失效问题,本文分析了影响撞击失效的主要因素,结合一般力学理论,推导出闭锁机构在火箭弹撞击下的失效过程规律,并建立了力学模型。应用该模型对某火箭弹闭锁机构的撞击失效过程进行分析,利用有限元仿真与建立的等效实验相结合的方法,验证了真实环境下闭锁机构撞击失效过程的规律,仿真结果和实验结果均与理论分析相吻合。结果表明:该文模型和方法适于闭锁机构撞击失效过程的理论和实验研究,可为撞击失效性能评估提供基础方法。

液体火箭发动机关机水击特性仿真

关机水击是引起液体火箭发动机及其试验台故障的常见现象之一。为获得关机水击的主要影响规律,采用一维有限体积法建立了发动机关机水击仿真模型,通过地面试验验证了模型的正确性。针对发动机常见设计变量,开展仿真研究,结果表明:水击增量与推进剂流量、流速成正比;管路足够长时,水击增量与其长度无关,但管路过短时,管路越短,水击增量越小;局部流阻靠近贮箱有利于降低水击,加快收敛;阀门作动时间小于半个水击周期时,水击增量等于完全水击值,否则,阀门作动时间越长,水击值越小;推进剂内注入少量气体,能明显抑制关机水击。

水击波压力尖峰产生的原因及其影响因素分析

液体火箭发动机及其试验台关机过程中水击波上叠加的压力尖峰是造成产品破坏的常见故障之一。为分析该压力尖峰产生的原因,采用一维有限元法建立了发动机仿真模型,考虑阀门前后流道、容腔的影响,建立了主阀精细化仿真模型,利用试验数据验证了模型的正确性。在此基础上开展压力尖峰仿真研究,结果表明:该压力尖峰是由于阀门固有结构使得阀芯前流道变窄造成的;由于变窄后的流道一般较短,该局部水击持续时间极短,表现为尖峰状;改变阀门入口窄流道的长度后,水击曲线呈阶梯状,其幅值与管径呈反相关,持续时间与相应管路的长度呈正相关。

大推力液氧煤油发动机半系统装置降水击关机方案研究

针对大推力高压补燃循环液氧煤油发动机半系统装置试车中出现的燃料系统关机水击方面的问题,利用AMESim仿真平台建立发动机燃料系统仿真模型,对发动机关机过程进行了仿真分析。对比了关机速率、系统流阻分布及起动贮箱对水击压力峰值与水击波衰减的影响,结合发动机系统及试车台状态提出了降低关机工况点、增大燃料泵出口流阻以及利用起动贮箱降低水击压力等控制措施,并在试车中得到验证,基本消除了由燃料泵停泵带来的水击冲击,推力室燃料主阀关闭时刻水击压力降低了25%。

轨姿控液体火箭发动机水击仿真模拟

以轨姿控液体火箭发动机为研究对象,根据模块化思想,利用AMESim建立了仿真平台,仿真计算了发动机系统工作中管路的水击压力。结果表明:轨控发动机的工作是引起大水击的主要因素。通过与理论计算和试验数据的对比表明,仿真模型较好地描述了管路水击的生成过程。介绍了减小系统水击量的措施。

火箭锤组合柱夯满夯深层地基处理技术

以济南市市中区南北康片区福康路西延、北一路、北四路西延道路及管线建设工程为例,利用异形圆柱火箭锤接地面积小、成孔深、成孔效率高、处理深度大,并根据不同土质可改变火箭锤形状的特点,研究出了一种新型的高填方及深层地基处理新工艺——火箭锤组合柱夯满夯深层地基处理技术。该工艺一次成孔,分次填满锤夯,施工效率高,挤密效果好,可大幅度提高地基承载力。

基于水击效应的推进剂管路自动清洗系统

液体火箭发动机高空模拟试验中推进剂管路承担着为发动机输送推进剂的重要工作,试验前管路的清洗工作是试验中多余物管控的关键环节。本文通过分析发动机试验推进剂管路清洗原理,利用水击效应在管路中产生的压强波动,实现推进剂管路的快速清洗功能。同时,通过对推进剂管路清洗过程的仿真,获得不同规格管路的最佳清洗策略,并利用自动化技术实现无人自动清洗,极大节约了人力投入。

液体火箭发动机供应系统水击特性仿真

管路结构设计是液体火箭发动机供应系统重要工作之一。以某液体火箭发动机供应系统的管路结构为分析对象,为了降低水击压力,设计“T”型三通接头与“Y”型三通接头、半环形管路与环形管路结构,进行水击特性仿真分析,结果表明环形管路系统对降低水击压力效果明显,并与试验数据进行对比,仿真结果与试验结果基本吻合。

基于谱方法的管路充填过程仿真

基于一维瞬变流理论,建立了推进剂供应系统管路充填过程数学模型.提出采用Fourier谱方法求解充填管道中液体瞬变流控制方程的新方法.利用坐标变换方法,很好地处理了解算管内气液移动边界时,非线性迭代收敛速度较慢这一难题.对由贮箱、隔离阀、管道组成的系统充填过程进行了仿真计算,并将计算结果与已发表的采用特征线方法获得的结果进行对比分析,表明该方法和仿真结果可信.进一步研究了预存气体压力、贮箱压力、多变指数等影响因素对最大充填压力峰的影响规律.

固体边界:复杂黏性流动之源

在固体边界上,黏性流动中的纵横过程通过黏附条件发生交叉耦合,导致这些过程从无到有的产生,形成流场内部复杂结构与过程的源头。深入理解这些边界耦合对于优化构型设计和流动与噪声控制有重要的实践意义。在刚性物面上,压力梯度和加速度的切向分量是最主要的边界涡量源,有关理论已在工程实践中发挥了作用;而边界拟涡能流和熵梯度则反过来成为可压缩流的边界胀量源。本文阐述纵横过程在物面上产生机制的一般理论,并讨论几个在不同领域中通过实验、理论和计算结合研究的内流纵横过程闭环耦合的案例。除了这些耦合机制导致的纵横过程的边界源之外,深入研究边界上不同物理量之间的相互关联,还能从已知或可测的边界“脚印”推断未知或难测的边界“脚印”,如从压敏漆测得的物面压力梯度推断摩擦力场。这些研究有助于澄清近壁湍流结构与噪声的形成机制。