固体火箭发动机燃烧室两相流粒子运动轨迹的实验研究

本文用Ｘ射线高速实时荧屏分析（ＲＴＲ）技术对固体火箭发动机燃烧室内两相流粒子的运动轨迹进行了实验研究。为增强粒子图象的效果,设计了一个专用的矩形实验发动机,用在双基推进剂上开槽添加钨粉的方法来模拟含铝复合推进剂中的铝粒子。实验拍摄到了比较清晰的ＲＴＲ图像,经过图象处理后得到粒子群的运动轨迹。实验结果表明：１）粒子轨迹完全有可能穿过对称轴;２）重力对粒子轨迹的影响很小。实验结果为ＳＲＭ两相流动模型的建立以及两相流动数值模拟结果的验证提供了实验依据。     

Research on the Initial Ignition of the Underwater Launching Solid Rocket Motor

The aim of this investigation is to research the initial ignition of the underwater-launching solid rocket motor. The MIXTURE multiple-phase model was set to simulate the initial ignition. The water vaporization was researched and the energy transfer was added to the energy equations. The flow field and the vaporization were calculated coupled. The initial ignition process of the underwater solid rocket motor is obtained and the vaporization influence to the underwater launching is analyzed. The "neck", "inverted jet" and "eruption" phenomenon of the bubble are observed. The bubble increases more rapidly because the steam mass added to the fuel. The temperature is lower considering the vaporization because the steam enthalpy is lower than the fuel enthalpy and the flow field of the initial ignition of the underwater-launching solid rocket motor is accordant well to the reference.     

固体火箭发动机燃烧过程的图形仿真技术

探索固体火箭发动机燃烧工作过程的图形仿真技术，将药型的几何型体结构分解为基本的宏观特征体素，并且提出了建立数学模型的思路，模型设计过程，设计数据结构的原则，进行了参数化设计的软件系统工作过程及实施结果。     

固体火箭发动机推力测试曲线的处理算法优化

当前固体火箭发动机推力测试中人工处理数据误差大,效率低等缺陷.在采用GJB770-2005发动机静止实验法的基础上,组建基于内插式A/D采集卡的PCI总线测试系统,通过分析固体火箭发动机测试的工作时间、采样速率以及精度要求等,提出了一种固体火箭发动机推力曲线自动处理算法.通过仿真实验表明,设计的固体火箭发动机推力测试系统数据处理算法正确可行,解决了推力数据处理中手工作图法效率低、随机性大等缺点,和手工数据处理方法进行对比,其推力各参数测试精度在1.5％以内,且测试稳定性好,实现了固体火箭发动机出厂检验的自动化测试.     

基于等值面(Level Set)函数方法的复杂装药燃面算法研究

通过使用等值面（Level Set）函数界面追踪方法，将固体火箭发动机燃面看作不同物质界面，建立了新的燃面算法，通过追踪固体装药燃烧界面计算出燃面变化规律。采用高精度Weighted—ENO和TVD Runge—Kutta进行数值求解，该方法可以计算复杂几何构形的发动机装药、含缺陷装药和变燃速装药的构型变化和燃烧面积，具有良好的通用性和准确性。新的燃面算法具有了界面追踪的能力，为固体火箭发动机内弹道计算以及装药燃烧与发动机内流场数值模拟耦合计算提供了良好的接口条件。     

颗粒级配对矿渣型泥石流启动影响的机理研究

为了探究颗粒级配对矿渣型泥石流启动影响的机理,以陕西省潼峪金矿区内4条泥石流沟为研究对象,通过现场调查、室内试验和数值模拟,揭示了颗粒级配对矿渣型泥石流启动过程的影响机理。结论如下:随着细颗粒含量的增加,矿渣的抗剪强度、渗透性均呈降低趋势,且饱和状态影响程度更为显著;借助室内实验和数值实验获得了各型级配矿渣的宏观参数和细观参数;矿渣的颗粒级配通过改变渣体的抗剪强度和渗透性,进而影响到矿渣受力情况和结构破坏模式,最终来影响矿渣型泥石流的启动难易程度。     

空间碎片概况研究

空间碎片对航天活动的影响日益增大,已越来越引起人们的关注。研究了空间碎片的定义和分类;重点分析了空间碎片来源及前景预测;论述了空间碎片的危害;提出了空间碎片的减缓措施。     

On the Transient Numerical Simulation of Solid Rocket Motor by Coupling Quasi One-Dimension Internal Flow with Three- Dimension Propellant Grain Burnback

固体火箭发动机内三维药柱燃烧的瞬态拟一维流场仿真

段娟^1,2,熊永亮^1,2,胡宁东^1,2

（1．华中科技大学 力学系,武汉 430074;

2．湖北省工程结构分析与安全评定重点实验室,武汉 430074）

创新点说明：

开发了固体火箭发动机内弹道混合维度求解器——耦合三维水平集法与一维TVD-MacCormack法降阶求解三维固体药柱燃烧退移时的瞬态流场及主要性能参数,该求解器可计算出较高精度的流场参数。

研究目的：

利用拟一维可压缩流场代替三维瞬态流场,并耦合三维水平集法从而降低固体发动机瞬态仿真的计算量,为进一步研究与指导设计提供可行性指导。

研究方法：

文中利用水平集法来捕捉三维药柱的实时界面并以此确定流场计算域,同时利用一维流场代替三维流场可大大节省计算成本,其原理是因为在药柱燃烧过程中径向和周向的流场参数变化对内部流场的影响相对较小。水平集法利用五阶WENO格式的有限差分进行离散,一维流场使用TVD-MacCormack法进行求解。耦合方法中考虑了药柱燃烧速率和喉部烧蚀对流场参数的影响。

结果与结论：

使用三维水平集耦合一维流场法可以准确高效地计算出药柱退移过程中的流场参数。为实际三维发动机整体工作过程仿真提供可行性实施方案。

关键词：瞬态可压缩流场求解器,固体火箭发动机内弹道仿真,水平集法,固体火箭发动机

     

主动式空间碎片清理研究

空间碎片数量的不断增长,对人类航天事业的发展构成巨大威胁,虽然已采取多种减缓措施,但仍无法从根本上解决问题。主动式空间碎片清理技术作为解决碎片问题的另一种思路,现在已引起国际上广泛关注;在对其发展背景研究的基础上,重点介绍了3种清理技术,并分析了此类技术的可行性和应用前景。     

固体火箭发动机三维药柱燃烧仿真的新方法

研究和开发了一种新的固体火箭发动机复杂三维药柱内腔燃烧推移和燃面计算的仿真方法和程序，该程序大大扩展了固体火箭发动机的设计能力，较国内现有的同类程序有明显改进．用户利用它可简捷地构造出药柱的初始形状，并获得设计所需的几何参数，根据这些计算结果进行再设计，直至达到满意的结果为止．文中也讨论了这一方法的优势与不足．     

固体/液体火箭发动机环境下3D C/SiC喉衬烧蚀性能实验

分别使用固体和液体火箭发动机实验系统对C/SiC陶瓷基复合材料的烧蚀性能进行了考核实验,主要研究了烧蚀时间、粒子和温度对材料烧蚀性能的影响。实验结果表明:随着烧蚀时间加长,材料烧蚀性能有明显下降趋势;温度高于2 973 K时,烧蚀明显加剧,且温度越高烧蚀越严重;强氧化燃气环境下,大量的H2O加剧了材料的热化学烧蚀。     

1999-025A卫星相撞解体碎片演化及其影响研究

1999-025A卫星解体事件为研究空间碎片演化规律提供了重要数据。对1999-025A卫星解体碎片的演化过程和分布特征进行了研究,分析了造成这些特征的原因。从碎片轨道分布和轨道寿命2方面探讨了1999-025A卫星解体碎片对近地空间环境的影响。研究表明：1999-025A卫星解体碎片具有数目多、面质比大、轨道分布广和轨道寿命长等特点。     

空间碎片清理飞行器捕获系统设计与仿真

空间碎片清理飞行器对于解决空间碎片日益增多的问题具有重要意义,非合作目标捕获是其关键技术之一。在对非合作目标捕获系统分析的基础上,设计了飞网式捕获系统,建立飞网简化模型和分析评价指标,并用ANSYS/LS-DY-NA对其进行仿真,分析发射速度和发射角对飞网展开的影响,利用C-W方程分析飞网发射误差。结果表明,空间飞网对于非合作目标捕获具有良好的容错性。     

地基激光空间碎片清除技术研究

在研究空间碎片来源、危害与减缓对策的基础上,分析了危险空间碎片对航天器的威胁程度,比较了危险空间碎片的清除方法,介绍了地基激光空间碎片清除技术的发展现状和清除原理,给出了系统组成、工作流程和关键技术。介绍的方法对清除空间碎片,保护空间环境有一定的借鉴意义。     

喷孔旋转角对固体火箭冲压发动机补燃效率的影响

在采用N—S方程、RNGκ-ε湍流模型和一步化学反应模型对固体火箭冲压发动机中有混合和化学反应的三维流场进行数值模拟的基础上，提出了一种提高固体火箭冲压发动机补燃室补燃效率的方法。讨论喷孔角度对管道火箭性能的影响并和Vanka的试验结果进行了比较，结果表明，在同样的工况下选取适当的喷孔旋转角可以将补燃效率提高10％～20％。     

Cutting-Edge Space Exploration Technology Maturity Level Facilitation with Support of Space Debris Removal Missions

Considering current space debris situation in outer space environment, different methods for debris removal missions are proposed. In addition, advanced technologies are needed to be demonstrated for future human space exploration programs. The main issue regarding to these missions is high mission cost for both debris removal missions and space environmental tests to achieve high maturity level for new space-usable technologies. Since, these missions are unavoidable for future of human space activities, a solution which can tackle these challenges is necessary. This paper will address to an idea which has the possibility to give a solution for facilitating technology readiness level (TRL) maturity tests by debris removal mission platform consideration.     

泥石流固相在浆体中沉降规律研究

基于大量试验观察及数据分析研究,揭示了泥石流固相在浆体中的沉降规律。研究影响固相在泥石流浆体中沉降的三个主要因素,分析了各个因素影响泥石流固相沉降的根本原因。泥石流固相在浆体中沉降过程中可分为三个阶段,首先为初始阶段,继而为快速沉降阶段,最后呈减速沉积阶段,并对各个阶段的沉降过程作了详细的分析。其中浆体粘度、固相质量和附加孔隙压力对固相在泥石流浆体中的沉降规律存在着至关重要的影响。     

双层实心转子异步电动机电磁转矩的磁场计算方法

提出了双层实心转子异步电动机电磁转矩的磁场计算方法。其基本思想是以涡流场的数值计算为核心,跨越双层实心转子分布参数的求取环节,直接由涡流场计算所得场量进行电磁转矩数值计算。与从等效电路理论出发的方法相比,计算准确性明显提高。     

微型固体短脉冲推力器基型样机试验研究

对微型固体短脉冲推力器基型样机进行了试验研究 .所进行的两组共 2 1发试验的技术数据表明 :所设计的推力器样机工作正常 ;瞬发点火具与高燃速推进剂的匹配性能良好 ;测试系统的动、静态性能符合测试要求 ;瞬态参数的测量结果可信 .测得的推力器的技术指标为点火延迟短于0 3ms ,总冲大于 3N·s ,平均工作时间短于 16ms     

H2O2-PE固液火箭发动机燃料退移速率研究

建立了H2O2—PE固液火箭发动机中含有液体层的燃料热解模型，分析了影响PE燃料热解的热环境。利用动坐标变换建立了燃料表面热解退移的一维瞬态导热微分方程，并与燃料表面的能量平衡方程耦合，得到了PE燃料的退移速率。分析了影响PE燃料热解退移速率的各种因素和燃料表面液体层对发动机可能造成的影响。计算的PE燃料退移速率与法国ONERA的试验测量数据符合较好。