进口拐角波系对超燃冲压发动机尾喷管的性能影响

为了探究进口拐角波系对超燃冲压发动机喷管的壁面压力分布作用机制,考虑进口拐角波系对超燃冲压发动机尾喷管性能的影响,开展不同拐角波及其强度对喷管气动参数影响的数值模拟分析。进行数值方法有效性和网格无关性验证,利用不同的前后台阶来形成进口拐角波系,研究了不同波系和波系强度对喷管气动性能的影响。结果表明,进口拐角波系造成的进口非均匀对喷管气动性能造成显著影响,其中推力系数在上下壁面存在后台阶时最大增加13.98%,升力在下壁面前台阶时提高94.32%,而俯仰力矩则在上壁面前台阶、下壁面后台阶时最多降低35.47%。当喷管进口存在单侧前台阶时,随台阶高度增加,升力与俯仰力矩的变化趋势一致;而喷管进口存在单侧后台阶时,结论相反。此外,壁面台阶对喷管性能的影响是相互独立的,且基本符合线性叠加原理。

爆破冲击波在台阶法隧道内的传播特性研究

为了解决目前隧道施工过程中掌子面开挖爆破产生的冲击波容易造成工程灾害的问题,基于宁攀高速胜利隧道台阶法开挖的实际情况,采用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA及现场测试的方法研究冲击波在隧道上下台阶区段的传播规律。研究结果表明:初始冲击波传播至下台阶断面时先扩散至中上区域,与拱顶及侧壁碰撞反射后再传播至下部区域;冲击波在下台阶段0~10 m范围内,经多次反射叠加形成提升幅度约30%的第2次超压峰值;冲击波由上台阶较小断面进入下台阶较大断面传播时,超压衰减速度相对加快,过渡界面前后10 m范围内衰减系数由1.01%最高提升至1.05%。现场实测数据与数值模拟结果在上下台阶段得到的波形传播规律基本一致,验证数值模拟的可靠性。研究结果可为实际工程中爆破冲击波在变截面隧道中的控制措施提供参考。

激波诱导火焰变形、混合和燃烧的数值研究

为了深入研究激波诱导的火焰变形以及由此带来的混合和燃烧变化特性,采用带单步化学反应的Navier-Stokes方程和高网格分辨率,对平面入射激波及其反射激波诱导球形火焰变形的现象进行了二维数值研究,计算结果与实验结果较好吻合。研究结果显示,在反射激波作用前,火焰的变形和皱褶主要受入射激波诱导等物理过程影响;而在反射激波与失稳火焰作用后,燃烧放热率、火焰有效面积和界面长度均迅速增加,控制火焰变形的机制逐渐向化学反应(燃烧)过程过渡;在失稳火焰发展的后期,增强的燃烧过程能够削弱火焰界面的皱褶,进而抑制未燃气和可燃气的混合。由此可以得出结论,激波诱导的火焰界面通过变形可促进界面两侧未燃气与可燃气的混合,进而强化燃烧过程,但燃烧的增强却反过来能抑制混合;认识两者之间的关系有助于利用或控制激波-火焰相互作用过程。

液氢/液氧火箭发动机尾焰流场特性仿真研究

为研究液氢/液氧发动机燃烧尾焰射流流动特点,采用耦合了Realizable k-ε湍流模型、液氢/液氧单步化学反应的N-S方程,化学反应速率采用湍流脉动机制和Arrhenius机制控制,运用PISO算法对液氢/液氧火箭发动机在地面发射阶段的燃烧尾焰射流流场进行了一体化仿真计算,得到了液氢/液氧发动机燃烧尾焰射流近场激波系结构,并与理论分析结果进行对比,证明了算法的有效性和正确性。分析了燃烧尾焰压力场的动态形成过程,捕捉到尾焰半球形冲击波的发展过程,并认为冲击波为正激波且进行匀速传播。获得了尾焰流场各项参数的分布情况,为开展燃烧尾焰射流的辐射计算提供数据基础。

受限空间内激波与火焰作用的三维计算

激波与火焰的相互作用常发生在超声速燃烧和燃烧转爆轰过程中,为深入了解这一现象,采用带化学反应的三维Navier-Stokes方程,对平面入射激波及其反射激波与火焰的作用进行了计算研究,其中燃烧过程使用单步反应模型描述。研究结果显示:在受限空间内模拟激波与火焰作用,能更好地符合实验结果,从而体现出受限空间的三维效应;火焰在入射激波的作用下主要经Richtmyer-Meshkov不稳定而发生变形,此时火焰变形以物理作用为主,燃烧膨胀效果相对不明显;当反射激波与变形火焰再次作用后,火焰迅速膨胀变形,放热率维持在较高水平,此时化学反应过程起主要作用;在反射激波的作用下,变形火焰复杂三维涡结构的形成能强化热量与质量的输送,提高燃烧速率。

含激波流场的光线追迹方法

高速流场中的激波会产生明显的气动光学效应,导致光线发生偏移、聚焦等。从理论上考察了在不同入射角条件下,光线经过激波后发生角偏移量与激波强度的关系;针对通过计算流体力学得到的激波流场,提出了追迹步长根据当地折射率梯度和网格几何尺寸自适应调节的光线追迹的思想和方法,以提高追迹的精度;对所建立光线追迹方法的精度进行了考察。结果表明,所建立的光线追迹方法适用于激波流场的光线追迹,具有较高的精度。

间歇阶梯式增能方式对体外冲击波碎石后肾损伤保护作用的随机对照研究

目的探讨不同阶梯式增能方式对体外冲击波碎石(ESWL)后肾损伤的保护作用。方法 120例7～15mm单发肾结石患者被随机分为3组:常规组(常规阶梯式增能)、间歇组(间歇阶梯式增能)和缓慢组(缓慢阶梯式增能)。在ESWL前及ESWL后2h、24h、48h、1周和2周分别检测患者的尿中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(NGAL)和胱抑素C(Cys C)。同时比较ESWL前后视觉模拟疼痛评分(VAS)。2周后统计排净率及并发症率等。结果 3组患者的基线VAS评分及尿NGAL、Cys C值、2周排净率及并发症率均无显著性差异(P>0.05)。间歇组、缓慢组各时点NGAL及Cys C升高幅度显著低于常规组(P<0.001)。缓慢组术后VAS评分显著低于常规组、间歇组(P<0.001)。结论 ESWL治疗肾结石时,间歇阶梯式增能及缓慢阶梯式增能在保持良好的碎石效果的同时均可以起到减轻肾损伤的作用;并且后者的疼痛感更轻,患者接受度更好。

吸气式空空导弹FADS系统标定研究

针对自主研发的吸气式空空导弹FADS系统,利用FD-12风洞对其进行了标定研究。分析了风洞标定试验的技术特点,提出一种采用变支杆长度方法避开风洞试验台阶波的标定方案,包括支杆设计、模型加工、安装以及测压管路气密性检测等,在风洞中完成标定试验。试验结果表明:在Ma2.0～3.5范围内,FADS系统的测量误差精度全部达到设计目标,其中静压误差≤490Pa(≤3%)、马赫数误差≤0.1、迎角和侧滑角误差≤0.5°;与首次标定相比,各来流参数测量误差均减小,特别是Ma2状态下,静压最大相对误差由11.5%降低到3.0%,马赫数最大误差由0.15下降到0.10,迎角最大误差由2.5°降低到0.5°,侧滑角最大误差由1.2°降低到0.5°。研究结果可为FADS系统设计提供技术参考。

导弹垂直发射系统三维超声速射流的数值模拟

对导弹垂直发射系统(VLS,Vertical launching system)内的三维湍流流场进行了数值模拟.采用了单元中心有限体积法和三阶迎风TVD差分格式离散Navier-Stokes方程,采用双时间步和预处理过程提高计算收敛速度,引入对角化的双时间ADI算法求解控制方程.仿真结果准确地模拟了发射系统内的激波形成过程,真实地反映出VLS中的复杂流动.研究表明,压力室底部射流中心的波后压强以大约1 200Hz的频率振荡.

不同驱动气体对激波管校准系统特性的影响分析

不同的驱动气体、膜片厚度、传感器外形结构差异等因素均会影响校准系统的准确度,该文主要针对不同驱动气体对校准准确度的影响进行对比分析。选取空气、N_2、CO_2和H_24种气体作为高压区驱动气体,在相同厚度膜片下,根据兰基涅-胡果尼方程计算出破膜后各气体所产生的入射激波阶跃压力和反射激波阶跃压力,通过相关试验验证计算结果并考察不同气体所产生激波的上升时间、超调量等动态特性指标。试验结果表明:用不同气体驱动时,所产生激波的阶跃压力幅值大小差异明显,其中CO_2源产生的激波阶跃压力幅值最小,H_2源产生的激波阶跃压力幅值最大,所产生激波的动态特性差异不大,对激波管校准试验中高压区驱动气体的选择具有参考意义。

基于激波管校准的冲击波压力传感器动态特性研究

为对冲击波压力传感器进行校准,研究传感器动态特性非参数模型。基于双膜激波管对传感器实施动态校准试验,获得了阶跃响应输出。仿真模拟四阶串联系统,并构造阶跃响应信号。分别使用理想阶跃分解法、低阶模型分解法和微分法得到传感器动态特性非参数模型。微分法计算精度更高且简单易行。为抑制寄生效应,采用机械结构对冲击波压力传感器进行改造。采用微分法对改造前后的典型冲击波压力传感器动态特性进行了研究。仿真结果表明,改造措施虽然可以减小机械振动与冲击和热效应,但使得冲击波压力传感器工作频带变窄,无法满足工程测试无失真条件。

改进型果蝇算法在压力传感器动态补偿的应用

提出了基于改进型果蝇优化算法(DFOA)的解决压力传感器动态补偿方法。通过改变候选解产生机制和引入动态调节步长策略,对果蝇优化算法(FOA)进行了改进。根据压力传感器激波管校准数据寻优得到补偿系统传递函数,对实测冲击波数据进行实验。结果表明,激波管校准数据经补偿后超调量由130%降低到3%,上升时间提升至11μs。经DFOA寻优所得动态补偿系统,有效抑制传感器谐振频率影响,提升传感器动态响应性能。

高速进气道抛罩过程内流场演化特性研究

为探究进气道整流罩打开过程中内流场的演化规律,基于重叠网格法求解N-S方程详细分析了抛罩过程中内流场演化过程与特征流场结构。研究表明,在进气道封堵时,整流罩前端发展出V型激波,整流罩尾部形成后向台阶且产生一对涡矢量方向相反的流向涡;在整流罩打开过程中,整流罩前端的V型激波与尾部的后向台阶均会对内流场流动产生影响,捕获流量在中间某时刻达到峰值后下降至稳定状态。若开罩过程中的流场满足流动准定常且内流道无大分离区的条件,进气道在V型激波与唇口恰好相交时完成起动且整流罩的运动在此后不影响内流场流动。假设的整流罩匀加速转动过程与真实运动吻合较好,模拟更精确的整流罩运动可采用三次函数的角速度变化律。

动态彩色纹影流动显示

对动态彩色纹影技术作了深入细致的阐述，并把此项技术广泛应用于超音速流场中捕捉激波等试验研究中，提供了一些实际应用的典型的流场彩色纹影照片，为波动理论研究提供了重要的实验图像（如波阵面的包波结构等）。

基于NPLS的斜激波干扰超声速后台阶流场精细结构实验研究

为分析斜激波与超声速后台阶绕流的相互作用规律,在Ma=3.8的小型低噪声风洞中,开展了台阶高度分别为5mm及10mm的实验研究。采用基于纳米示踪的平面激光散射(Nano-tracer-based planar laser scattering,NPLS)技术获取了流场精细结构图像,在流场上游上表面安装斜劈生成斜激波,对比研究了不同入射角度和作用位置的斜激波对不同高度后台阶流动结构的干扰作用。无斜激波干扰时,台阶附近的剪切层流动为大范围的低速区。斜激波作用于边界层再附发展区域时,台阶下游流动逆压梯度较大,激波后的边界层大幅抬起,形成大量的大尺度/拟序涡结构,斜激波作用点前的大尺度结构运动速度约比来流速度低22%,发展周期大于20μs,作用点后速度加快到接近主流速度;斜激波在边界层发生反射,反射激波形状扭曲严重,同时诱导产生大量不规则的小激波结构。

复合结构喷管烧蚀形貌的测定及其对流场的影响

为研究烧蚀形貌对固体火箭发动机喷管的影响,采用激光扫描技术对石墨/高硅氧复合结构喷管的烧蚀形貌进行了测量,测量结果显示:两种热防护材料的交界面处产生了烧蚀台阶,收敛段内烧蚀台阶在两种材料的交界面处,而扩张段内的烧蚀台阶在交界面下游。根据所测喷管的平均烧蚀速率,反推出3个不同时刻喷管的烧蚀型面,并以此为模型对流场进行数值模拟,研究烧蚀引起的喷管型面变化对喷管内流场、壁面传热及发动机性能造成的影响,计算结果表明:扩张段内的烧蚀台阶处会产生回流区,加剧当地对流换热,台阶附近还会形成膨胀波和斜激波,对主流区域造成显著影响;而收敛段内的烧蚀台阶对主流区影响较小,与烧蚀前相比,此处台阶上游对流换热强度减弱;烧蚀台阶的出现会改变喷管壁面处的压力分布,导致发动机出现推力损失。

坚硬顶板深孔预裂爆破新技术及其应用

针对坚硬顶板条件下采煤工作面在初采期间往往形成大面积悬顶并致灾问题,介绍了传统浅孔爆破治理此类顶板的弊端,并指出其与深孔预裂爆破的区别,并从理论上探讨了深孔爆破预裂顶板时,被筒炸药冲击波对岩体的破坏过程,提出了坚硬顶板深孔爆破炮孔的合理参数确定办法,并进行工程实践。

斜入射激光驱动的冲击波在样品中传播特性的实验研究

在“神光 Ⅱ”高功率激光装置上 ,利用弯折靶、双台阶靶实验及通过对等离子体喷射状态的实验测量 ,研究了激光斜入射情况驱动的冲击波传播特性 .结果表明 ,即使在大角度 (约 4 5°)斜入射的激光驱动下 ,靶材料中的冲击波依然是沿着靶面法线方向传播的 ,并能形成很好的一维正击波 .

六步手法联合体外冲击波治疗老年膝关节炎的临床研究

目的:分析六步手法联合体外冲击波治疗老年膝关节炎的临床效果。方法:选取2017年1月至2019年6月到我科进行治疗的老年膝关节炎患者60例,根据治疗方式不同分为对照组和观察组(各30例),对照组采用塞来昔布胶囊联合体外冲击波治疗,观察组采用六步手法联合体外冲击波治疗,检测2组患者治疗前后血清中C-反应蛋白(CRP)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)及白细胞介素-1β(IL-1β)水平,观察和记录两组患者疗效、疼痛视觉模拟评分(VAS)、WOMAC骨关节炎指数评分及Barthel指数。结果:观察组治疗有效率(90.0%)高于对照组(67.7%),差异有统计学意义(P<0.05)。治疗后观察组CRP,TNF-α及IL-1β均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗后1周、1个月、2个月和3个月观察组VAS评分及WOMAC骨关节炎指数评分均高于对照组,而Barthel指数均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:六步手法联合体外冲击波治疗老年膝关节炎疗效明显,能降低患者炎症因子,减轻疼痛,改善膝关节功能,提高患者独立生活能力,且安全性较好。