直排型连续波DF/HF化学激光器气流通道模型中氮作引射气的相变问题

为了研究直排型连续波DF/HF化学激光器的启动特性,建立了一套化学激光器气流通道双喷管小型实验模型。以氮和氦作为引射介质,采用两种面积比的引射喷管,进行了启动实验。实验表明,当以氮作为引射介质,采用大面积比的引射喷管进行实验时,实验数据与1维理论计算结果相差很大。分析认为,该次实验中,在引射喷管内剧烈地膨胀后,部分N2已经发生相变,理论计算采用的1维定常流处理法已经不再适用。计算表明,连续波DF/HF化学激光器中的光腔燃料和副稀释剂He不会发生相变,但当以N2作副稀释剂时,副稀释剂喷管面积比不能过大。     

引射式气动窗口的光束质量研究

 实验研究了引射式气动窗口喷流引射对输出光束质量的影响,给出了不同引射喷管喉道尺寸下,不同引射喷流滞止压力时的气动窗口光学特性参数,其中包括:Strehl强度比,波像差最大值,波阵面形状,均方根值以及调制传递函数。实验表明,除引射喷管喉道尺寸dH=2.5mm,引射喷流滞止压力为0.5MPa工况外,其它工况时喷流引射对输出光束质量影响很小。因此引射式气动窗口可以保证输出高质量的光束。     

引射喷管工作特性计算方法

一、前言 引射喷管可看成是一个截短的引射器,其原理相仿,故理论可互相借鉴。关于引射喷管或引射器的理论很多,但尚有未尽之争:(1)多数文献(包括三元流特性线法)假设初始段内次流等熵,但试验发现有很多情况堵塞状态下次流总压P_s~*小于环境压力P_H及该     

超音速引射喷管性能的理论计算和实验研究

本文介绍了超音速引射喷管的流场和性能的理论计算方法.它包括如下的计算:主喷管出口的真实音速线,非粘性主流流场,粘性影响的修正,抽吸特性和推力特性. 为了使计算结果更符合实验数据,采用真实音速线而不是平面音速线作为计算的初始基准线.真实音速线是由主喷管喉部区域的等角度线与从主喷管唇部发出的马赫线的交点得出的.首先,计算喷管的非粘性主流流场,然后考虑粘性修正.本文采用的粘性修正方法是用修正的外罩几何坐标代替原有的外罩几何坐标.前者是将混合区和附面层的位移厚度叠加到原有的外罩几何坐标上而得到的.按照修正过的坐标计算喷管真实流场,抽吸特性等.该修正方法相当简单而且足够准确. 计算是在数字计算机“320”上完成的,并在地面设备上做了模型实验.理论和实验结果基本一致.     

带二次流的多喷管超声速引射器性能实验研究

 为研究多喷管超声速引射器在有二次流情况下的性能，采用模拟器产生给定总温和总压的模拟二次流，在多喷管超声速引射器实验台上进行了一系列实验。重点考察了多喷管引射器的性能以及一次流总压和喷管安装构型对其性能的影响。实验结果表明：多喷管超声速引射器可保证二次流在设计工况下正常工作；二次流的加入大大减小了一次流的总压损失；较低的一次流总压具有更好的压力匹配性能，但引射增压能力也有所降低；合理的喷管安装构型可同时提高引射增压能力和压力匹配能力。提出了将二次流作为“助推器”，以帮助多喷管引射器在较低工况下实现启动的方案，在不增加系统复杂度的前提下提高了引射器的压力匹配能力。     

单级超声气体引射器

对中心引射式单级超声气体引射器的主要结构参数,进行调节,即可获得较佳的引射性能;在本实验所采用的各种喷管中,当=1.3-2.17,=3-5时,高真空度的引射性能较好,改变一、二次气流温度,n θ~(1/2)基本保持为常数,并联引射器可以保持单个引射器的性能。     

工作喷嘴带直管段的新型喷射器性能数值模拟研究

针对喷射器效率偏低的问题，基于引射喷管工作原理，提出了工作喷嘴末端加入直管段的新型喷射器，采用计算流体动力学(CFD)技术，探究了新型喷射器的流场演化规律和性能，研究了结构参数对喷射器性能的影响。结果表明，在相同工作参数下，直管段的设计可以有效提高喷射器引射率，增大喷射器卷吸引射流体的能力。当直管段长度为10 mm时，引射率为0.593,提升率为17.43%,改变混合室尺寸可以使得喷射器性能最优时的引射流体流量增大17.5%～30.2%;新型喷射器性能较传统喷射器更稳定，且效率更高、高效工作范围更大。     

直排型DF/HF化学激光器双喷管模型启动特性

 建立了一套直排型DF/HF化学激光器气流通道双喷管小型实验装置,通过选择不同副气流总压（模拟燃烧室气流）进行实验,研究了副气流总压对双喷管实验装置启动特性的影响。实验结果表明：随着副气流总压的增大,装置的启动压力降低,盲腔条件下的启动压力明显高于有副气流时的启动压力。因此,先通入燃烧室气流,再开通引射气流,对直排型连续波DF/HF化学激光器的启动是有利的。采用1维处理方法,建立了从引射气流喷管入口、副气流喷管入口到扩压器出口的理论模型,得到了与实验一致的规律。由于1维理论中采用了一些近似处理,实际启动压力比理论数据高20%～31%。     

高马赫数高压力的氧碘化学激光器阵列喷管的数值模拟

 采用计算流体力学方法,研究了以氮气为载气的新型高总压氧碘化学激光器(COIL)阵列喷管。模拟结果表明:采用高马赫数的氮气流引射低马赫数的氧气流,可以提高光腔出口的驻点压力;高超声速的氮气与声速的氧气混合较慢,在喷管出口安装翼片有利于增强气流混合;喷管出口安装大翼片,翼片诱导的横向涡可以到达氮喷管的中心,光腔内混合比较充分。通过采用10组分21反应的化学反应模型,模拟了阵列喷管内多组分气体的混合和化学反应过程。模拟结果表明：光腔内生成了激发态碘原子和基态碘原子,光腔中获得了正增益,而且光腔出口的总压也由2.6 kPa提升至28.9 kPa。     

湍流空气自由射流引射特性的比较研究

对商用CFD软件中的四种湍流模型给出的湍流空气自由射流引射特性计算结果进行了比较,并将采用四种湍流模型计算获得的射流引射量计算数据与文献报道的采用多孔壁技术获得的射流引射量实验数据进行了对比,结果表明：在四种湍流模型中,标准K—ε湍流模型给出的湍流空气自由射流引射规律与实验数据较好符合。本文还选用标准K—ε湍流模型对欠...     

等压混合引射器设计与实验研究

 采用1维处理方法，建立了便于设计人员使用的等压混合引射器性能计算分析与工程设计方法，并详细分析了等压混合引射器各主要参数对性能的影响。该分析方法基于气体焓的变化，因此可应用于各种引射气体与被引射气体。为了控制尺寸，还首次将多喷嘴引射方式与等压混合结合起来。实验结果验证了等压混合引射器性能计算分析与工程设计方法的可靠性以及多喷嘴引射方式应用于等压混合引射器的可行性。     

直排型DF/HF化学激光器气流通道模型实验研究

 为了探寻直排型连续波DF/HF化学激光器的起动特性,建立了一套化学激光器气流通道单喷管小型模型实验装置,通过选用不同的气体（冷气流）作为工作介质和不同的扩压器进行实验,分别研究了工作介质的气动参量对模型起动特性和扩压器喉道最小面积的影响,并与1维定常流理论的计算结果作了比较。最后分析了基区对模型起动特性的影响,比较了两种类型基区的差异。实验结果表明:对于直排型连续波DF/HF化学激光器,采用大比热容比、小相对分子质量的介质作为引射气流,喷管出口和基区之间带有一个向内的圆角,对提高DDCL整体性能是有利的。     

不同制冷剂的气-液喷射泵性能计算分析

建立了喷射泵的热力学模型,以不同制冷剂为工质,比较了喷射泵的引射系数,计算并比较了喷射泵内的压力和速度变化趋势及混合室内的壁面阻力,在此基础上分析了喷射泵性能存在差异的主要原因。结果表明:喷射泵以水为工质的引射系数要远高于以其他几种制冷剂为工质的引射系数。     

多级气-固引射器的研究计算及其在沸腾燃烧锅炉的应用

本文分析了多级气-固引射器的特点,推导了气体引射气-固混合物和气-固混合物引射气体两种引射器的有关计算式,编写了应用于沸腾燃烧锅炉飞灰再燃引射系统的通用计算程序.     

辅助引射对蒸汽喷射器性能影响的数值研究

首次提出了通过局部低压区辅助引射来改善蒸汽喷射器工作性能的技术途径,并利用FLUENT软件对蒸汽喷射器辅助引射前后内部流场进行了数值模拟计算,重点研究分析了双临界范围内背压波动工况下不同辅助引射方式对工作蒸汽质量流量、引射蒸汽质量流量、辅助引射蒸汽质量流量、内部流场和激波现象的影响及其原因。结果表明:混合室辅助引射不利于改善蒸汽喷射器的引射性能,而喉部辅助引射和扩压室辅助引射能提高蒸汽喷射器的引射效率,且在不同背压下存在一个最佳的辅助引射优化方案。     

实际气体喷管喉部尺寸的设计计算

由于天然气输送中的压力通常较高,因此,天然气不能按理想气体处理。本文详细介绍了采用BWRS方程计算天然气在喷管内流动时喷管喉部临界参数的计算方法、过程以及计算程序编制步骤,计算了不同喷管入口压力下喷管喉部面积,并将之与理想气体状态方程的结果进行了比较。结果表明,在喷管入口压力比较低,设计精度要求不高时,可以采用基于理想气体状态方程的喷管喉部计算公式。但如果天然气压力大,设计精度要求较高时,就必须采用实际气体方程进行喷管设计计算。     

组合结构对辐射散热物体温度分布的影响

1引言某飞行器初步设计方案确定，其变轨发动机采用四喷管组合结构。该结构对喷管散热性能提出了新的要求：由于原型单一喷管设计采用辐射散热，且工作温度已接近材料许用的温度的上限，设计人员必需正确地预测新型四喷管结构中壁面温度的分布情况，以确保由于诸喷管相互辐射引起的温升不得超过现有材料的温度限制范围。它由四个缩放型（Layal）喷管组成，其型线由六段曲线组成，各喷管轴线对公共轴（各喷管的几何中心）均外翻．角（产一3N8度）。对此，我们采用有限元方法，计算了喷管各微元面间的角系数山。在此基础上，完成了辐射传热计…     

两相流引射循环制冷系统性能的数值模拟

文中提出了两相流引射制冷循环系统稳定工作判据,并据此对传统两相流引射制冷循环系统进行了改进,增加了辅助蒸发器以使系统稳定工作.在此基础上,对以R134a为制冷剂的汽液两相流引射制冷循环的系统性能进行了数值模拟,分析了不同工况、不同引射比对系统性能的影响.数值模拟结果表明:在给定冷凝压力和蒸发压力工况下,两相流引射制冷循...     

喷嘴喉部直径对CO2引射制冷系统性能的影响

为探索两级汽液分离CO2引射制冷系统中喷嘴第一喉部直径对其性能的影响,实验测量了使用不同喷嘴第一喉部直径的两级汽液分离CO2引射制冷系统的性能,并与传统CO2两级节流引射制冷系统进行了比较.实验结果表明,随着第一喉部直径的增大,引射比和系统COP均逐渐增大,引射比在第一喉部当量直径为2.0 mm时达到最大值,而系统CO...     

Laval喷管内激波位置的计算及制冷性能分析

明确激波在Laval喷管内的发生位置,能够为设计及优化Laval喷管线型提供理论依据,从而提高Laval喷管的制冷性能和整个天然气超音速分离器的分离效率。文中对Laval喷管进行了结构设计,对不同背压条件下Laval喷管内激波位置进行了理论分析与计算,并利用FLUENT软件进行了数值模拟,通过研究不同背压条件下Laval喷管内气体马赫数、压力和温度分布,对喷管制冷性能进行了对比分析。结果表明:保持Laval喷管入口压力不变,随出口背压增大,激波位置逐渐从喷管出口向喷管入口方向移动,气体受到激波的影响,在喷管所能达到的最大马赫数不断降低,所能产生的最低温度不断上升,喷管的制冷性能越差;理论计算与数值模拟结果基本一致,数值模拟验证了理论计算的正确性。