单级水火箭的动力学理论研究

本论文研究了单级水火箭的动力学理论,对水火箭进行物理建模,列出了水火箭的动力学微分方程组,并使用数值求解得出单级无伞水火箭在不同初始压强下的最佳装水量.得到了有助于实践设计的结果.

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。

热水火箭发动机实验研究

为了解热水火箭发动机的内弹道性能,分别在不同初始压强、不同喷喉直径、不同加水量的情况下进行了实验。获得了不同情况下发动机工作的数据。通过数据的分析,总结提出了发动机工作的四个阶段:初始段、过渡段、近似线性段和拖尾段;得出初始压强、喷喉直径、加水量对发动机内弹道性能的影响规律,同时发现了在发动机工作工程中,其压强曲线都是经历一个先急剧下降后缓慢下降的过程,但是当初始压强较低时,压强曲线在过渡段会出现一个短暂的先升后降的波动。分析得出:热水火箭发动机的比冲受初始压强值的影响较大,而与喷喉直径或者加水质量无关;常规火箭发动机的推力计算公式并不适用于热水火箭发动机。

废旧弹箭高压水射流处理技术国外应用现状

针对我国目前的弹药拆分方式存在的问题,分析了近年来国外废旧弹箭的高压水射流处理技术的应用与发展。介绍俄罗斯、荷兰、乌克兰和美国在废旧弹药处理中采用的方式,并对未来废旧弹箭处理技术及装备的发展趋势进行了分析。该分析结果可为我国弹箭拆分行业未来发展提供参考。

开发云水资源火箭人工增雨方法探讨

在开发云水资源中,火箭人工增雨作业起到非常重要的作用。本文针对WR型人工增雨火箭,以播云碘化银浓度大于10L-1的扩散体所移过的累积面积在地面上的投影为有效播云区。利用湍流扩散方程,对湍流扩散系数、风速和作业仰角进行敏感性试验。结果表明:湍流扩散系数与最大扩散半径成正比,与达到最大扩散半径的时间成反比,有效播云区面积与环境风大小成正比。在迎风多轮火箭作业中,根据仰角不同,每轮发射三发火箭弹,发射夹角在32°—90°之间变化。在不同风速下,当仰角在64°-52°、湍流扩散系数在20-100m2.s-1之间时,三发火箭弹的有效播云区面积最大。

火箭橇水刹车高速入水冲击数值模拟

针对目前对火箭橇水刹车高速撞水研究的不足,采用流固耦合方法进行了数值研究,得到了超空泡、水隆起、溅水、水压力等水形态,获得了水刹车的速度、加速度和阻力系数随时间的变化曲线。研究表明:水刹车刀片和侧板头部形成的超空泡对水阻力影响最大、水隆起影响次之、溅水则基本无影响,水刹车阶梯式入水结构可以有效降低入水冲击力峰值。所采用的方法为火箭橇水刹车设计提供了依据,可为其他相关物体高速入水问题研究提供参考。

固体火箭推进剂洗井器设计

本文根据固体火箭推进剂释放能量高、燃气量大的特点 ,设计出一种新型、高效、快速水井洗井器 ,并从洗井原理、洗井效率、固体火箭推进剂性能等方面对其可行性进行了详细分析和经济评估。采用该洗井器可减少洗井设备、简化现场操作、减少辅助工作量、缩短施工时间 ,提高洗井综合效益。该洗井器在煤田、油田钻井工艺方面也有一定的使用价值。

热水火箭发动机喷管内流场数值模拟

为了更好地了解热水火箭发动机的工作特性,建立了热水火箭发动机喷管流动的数值计算模型,并通过算例进行验证。通过对发动机喷管内部流场的研究,发现收敛段中压力首先降到初始温度对应的饱和压强,然后继续降低,并且在喉部的位置开始发生相变,从而使流动变为气液两相流,而且喷管出口处气相体积分数高达99%以上;由于变声速的原因,可以使两相流的流动在喉部之后达到超声速;把喷管的流动分为三个过程:单向流动过程、降压闪蒸过程和膨胀加速过程,与常规的化学能火箭发动机相比有类似性,但是由于闪蒸相变的存在,使其存在一定的复杂性。

导弹工程专业“水火箭”案例设计与思考

水火箭相关技术与导弹工程专业技术具有紧密的技术关联性,为提升导弹工程专业人才培养水平,以水火箭为教学辅助工具,研究了水火箭系统的专业技术需求,结合需求和导弹工程专业课程,提出了针对导弹工程专业的系统性课程案例,这些案例的实施将为学生更好的掌握专业知识和技能创造条件,通过水火箭的设计、制作与实验,使之成为一种面向教学的能为教员很好利用的优秀教学工具。

可以任意角度发射的水火箭

通过在水火箭体内放置一个带小孔的活塞,改变了以往水火箭只能竖直或斜向上发射,不能水平、斜向下或竖直向下发射的不足,使水火箭可以在任意角度发射.

火箭发动机尾焰流场注水降温效果初探

为了对超声速高温燃气射流的注水降温机理进行探索,对该类流场进行了数值模拟和实验研究。气-液两相流场采用Mixture多相流模型进行计算,液态水的汽化过程通过耦合水的汽化方程来模拟。实验现象采用高速摄影和红外热像仪进行拍摄,并且在冲击平板上布置了热电偶温度测点。通过对仿真计算得到的温度云图与实验结果进行比较发现,无论是流场形态还是温度场分布,两者都十分吻合,证明了计算模型的适用性。结果表明:液态水和燃气的掺混汽化吸热效果显著,高温区域由于注水影响缩小到一个类锥形区域;迎气面温度大大降低,热冲击烧蚀效应得到有效缓解,尤其是中心部位降温效果最为明显,注水后温度仅为原温度值的60%左右。

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。

二级加压水火箭的制作方法

介绍了水火箭的制作方法,并提出了影响水火箭飞行高度的可能因素,结合实验研究提出了相应的改进措施,重点介绍了二级加压水火箭和降落伞的制作方法.

水火箭运动的理论研究

通过理论推导和数值计算对水火箭的运动进行了研究,主要讨论了水火箭运动过程特征以及初始装水量对喷水时间、最大速度和最大高度的影响.研究结果有助于水火箭的设计以及获得最大发射高度.

高速双轨橇车水刹车强度校核

应用FLUENT软件,对4种工况下水刹车管道压力进行了仿真计算,并应用Workbench软件,对水刹车装置最大受力状态下强度进行了校核。计算结果表明:水刹车装置最大受力状态下结构强度满足使用要求。

火箭橇体进水现象研究

在考核过载承受能力的火箭橇试验后,橇体内发现有水,从空气动力学的角度,对火箭橇体进水现象进行了初步分析,并利用FLUENT软件对进水原因进行了初步研究,通过分析,发现结构在穿越跨音速阶段时,由于内外压差的变化将导致内部或外部产生水汽。该发现为结构设计提供有益的建议。

固体火箭发动机尾焰注水流场实验研究

为了减弱发动机燃气射流对发射装置的冲击和烧蚀作用,对固体火箭发动机尾焰的注水流场开展了实验研究。通过高速摄影和红外热像仪两种非接触式测量设备对无注水和注水两种状态下的流场进行了对比拍摄。对两种状态下的流型和温度场分布进行了对比分析和研究,得出了通过注水方式可以减少核心区长度和面积从而达到降低热冲击烧蚀效应的结论。

火箭橇水刹车高速冲击入水安全性分析

为对其结构安全性进行分析,采用拉格朗日-光滑粒子流(SPH)方法建立了火箭橇水刹车高速入水的冲击动力学有限元模型。计算了水刹车正常入水、阻力管堵塞及倾斜入水时不同吃水深度的结构冲击应力,获得了水刹车结构安全性结果。分析表明:结构钢水刹车在翼刀及阻力管同时入水及阻力管完全堵塞入水时出现塑性变形或破坏,水刹车甚至失去制动能力,建议使用水刹车时采用分阶段入水方式,同时进一步加强结构强度。

热水火箭发动机非稳态工作过程数值模拟

为了更好地了解热水火箭发动机的工作特性,建立了热水火箭发动机内流场的数值计算模型,对发动机非稳态的工作过程进行模拟,并与实验数据对比进行验证。通过对发动机工作过程的研究,发现在发动机工作过程中,喷管之前相变较缓慢,而在喷管中相变比较剧烈,从而使得喷管部分的气体体积分数梯度较大,越靠近出口,气体体积分数越大,出口气体体积分数高达90%以上,其温度越低。发动机内部压力首先急剧降到初始温度对应的饱和压强,然后缓慢降低。把热水火箭发动机的工作过程分为三个阶段:初始段、中间段和拖尾段。发动机的总冲主要集中在中间段,约占总比冲的70%以上。