基于CFD方法的气动喷丸两相流场特性研究

为研究喷管内部结构及其产生的流场特性对气动喷丸效果的影响,基于计算流体动力学方法,建立了欧拉-拉格朗日两相流数值模型,研究了气动喷丸自由射流流场的动力特征,以及人口压力、喷管形状等因素对气固两相流场的影响.结果表明:受激波和膨胀波的影响,气体静压和速度在自由射流阶段发生震荡衰减;颗粒流在大气环境中呈散射状态;同一粒径颗粒速度离散分布;直径较大颗粒容易与喷管内壁面发生碰撞而导致速度突变;随入口压力的增大,气速变化不明显,颗粒速度大幅提高;与收缩型喷管相比,Lavel喷管内部气体膨胀更为充分,颗粒速度离散区间较小/,高速颗粒所占比例较高,喷丸强化效果更好.研究结果为气动喷丸Lavel喷管的结构设计和喷丸工艺参数的选择提供了新的方法.     

固体火箭发动机喷管热防护设计

为保证固体火箭发动机(Solid Rocket Motor,SRM)尾翼机构工作的可靠性,进行热防护设计以控制喷管外壁温度.基于三维有限元法对喷管工作时的温度场进行数值仿真,获取发动机喷管在温度和压力载荷联合作用下的温度场分布,结果表明原喷管的热防护不满足要求,通过对喷管各组成结构的重新设计,获得符合设计要求的喷管结构,并且发动机点火试验表明热防护设计满足要求,所得方法可为喷管的设计、试验和生产提供参考.     

固体火箭发动机喷管扩散段破损流场仿真研究

为获取某型带长尾管的固体火箭发动机在工作过程中扩散段不同破损程度对其性能影响规律和影响机理,采用CFD方法对其进行建模仿真分析,通过对比不同破损程度下的流场分布和推力变化,揭示了该型发动机喷管扩散段破损对其流场和性能的影响规律;研究发现,气体从缺口处流出部分在轴向截面上基本呈扇形,在扇形弧线和半径相交处存在角结构;流场等值面可以划分为缺口处等值面、非缺口处等值面和两者之间相互作用等值面三部分;喷管在扩散段端口破损后会对下游流场产生影响,对上游流场影响非常小;随着扩散段端部缺口的增大,喷管推力方向与喷管轴线夹角逐渐增大。     

喷管前置式减后坐武器内弹道机理分析

为了更好的了解拉瓦尔喷管气流反推减后坐结构的工作原理,对它的内弹道过程和喷管内气流运动过程分别建立了欧拉型无牯的一维两相流数学模型.并以5.8mm 1:3径实验枪为对象进行了数值仿真计算,将结果与普通导气式自动步枪内弹道仿真数据进行了对比,得出了喷管前置式减后坐武器发射过程中各种特征参量的变化规律,以及影响减后坐效率的关键参数.计算结果表明:喷管前置式减后坐结构在弹丸出膛口时速度减小5.5%,后坐力减小20.36%.     

基于FPGA的运载火箭喷管等效装置研究

在运载火箭控制系统半实物仿真和全实物仿真过程中,通常需要喷管等效装置实现对运载火箭喷管的特性模拟和系统闭合.传统的喷管等效装置已不能满足现今的系统应用需求.从工程实际角度出发,首先将喷管传递函数离散化变换为对应的差分方程,再在VHDL浮点算法的基础上,采用状态机电路原理在FPGA上实现该差分方程的运算过程,最后基于该FPGA构建外围硬件电路,实现了运载火箭喷管等效装置.经测试表明,该喷管等效装置完全能够高精度模拟喷管特性.     

基于PEMS测量的机动车尾气预测研究

为了实现对机动车尾气排放的控制,解决现有预测模型未能通过燃油消耗来研究污染物排放以及未能建立起油耗及其车外可观测影响因素之间的关系问题,对油耗数据及其理论模型进行了研究,提出了微观综合预测模型,它是根据便携式尾气测量系统(PEMS)实际工况下测量的机动车油耗与各污染物排放数据,并结合油耗的理论模型建立起的综合预测模型;最后,通过实验对综合预测模型进行了实例分析与验证;实验结果表明,综合预测模型首次对污染物CO和NO的预测模拟值和实测值之间的平均误差分别为14.3%和12.8%,实现了较好的预测效果,为进一步研究燃油消耗和排放的关系奠定了很好的基础。     

某风洞喷管段大型柔板结构应力监测试验研究

为确保某风洞喷管段大型柔板结构成型过程的安全可靠,在该柔板结构应力集中的部位布设多组电阻应变计构成应变、应力监测系统,对多组液压驱动机构运动过程中柔板结构的形变和局部应力进行实时监测和预警。采用有限元分析计算确定了应变计布设的应力集中部位,建立了多点应变、应力实时监测系统,得到了柔板成型全过程的应力数据。通过对试验数据进行分析,并与有限元理论计算结果进行对比,表明实测数据与理论数据一致性较好,证明了理论计算方法及所建立的监测系统的正确性和有效性。该监测系统可确保该大型柔板结构变形过程中的安全可靠,为风洞及其他类似设备结构的应变、应力监测系统的设计和实现提供了借鉴。     

球型收敛段矢量喷管建模与仿真研究

研究球型收敛段矢量喷管的优化设计问题。由于球型收敛段矢量喷管对矢量特性的要求较高,但是过分强调喷管的矢量会引起推力的下降,由于存在推力与矢量角折中选择方面的难题。为了解决以上问题,通过数值仿真的方法,借助于计算流体动力学软件,分别对不同喉部宽高比和不同矢量偏转角的球型收敛段矢量喷管进行了数值仿真,并分析了喷管内外流场的特性,又研究了压比和来流马赫数对喷管矢量特性的影响规律。仿真结果表明,喉部宽高比和矢量偏转角等结构上的变化对喷管推力等内性能造成的损失很小,说明球型收敛段矢量喷管是一种高效的矢量喷管。     

固体火箭发动机喷管两相流场与结构温度场一体化数值模拟与软件实现

为准确、高效地进行固体火箭发动机的喷管结构设计与性能分析,考虑两相流场和结构温度场之间的相互影响,采用有限差分方法求解二维轴对称两相欧拉方程组,进行喷管气体-颗粒两相无黏流动数值模拟;采用有限元法求解二维轴对称瞬态导热微分方程,进行喷管复合结构温度场数值模拟;根据面向对象编程思想,采用VC+ +以人机交互的工作方式实现喷管内型面和结构设计,并完成有限差分网格和有限元网格的自动划分和显示;通过数值模拟方法与面向对象软件设计方法的有效结合,实现二维轴对称喷管两相无黏流场和复合结构温度场的一体化数值模拟. 数值模拟结果表明,该方法有助于在统一的软件平台上充分利用计算机辅助技术完成喷管性能与结构的综合评估,可以用于固体火箭发动机喷管的工程设计.     

基于混合数值算法的锯齿形喷管气动噪声仿真

为了预测航空发动机喷流噪声远场声压级,满足未来的航空器噪声适航要求,采用计算流体力学(CFD)和计算航空声学(CAA)混合数值算法,对安装Chevron型锯齿的喷管进行气动噪声仿真计算.使用大涡模拟(LES)计算喷管的瞬态喷流流场.在流场计算的基础上使用Ligthill声类比进行声源提取,结合有限元/无限元方法对喷流噪...     

基于瞬态动力学复合材料火箭定向器数值仿真

随着世界军事科学的日益发展,纤维增强复合材料在武器装备上得到越来越多的应用,为了深入研究纤维增强复合材料定向器的刚强度,必然要对各种参数进行大量的实验,造成效费比很高.为解决这个问题,文中用数值仿真的方法对玻璃纤维增强复合材料火箭定向器进行了研究,计算了火箭在定向器内运行的全过程,得到了复合材料定向器的一些有价值的计算数据曲线.数值计算结果与实际数据对比,取得良好的一致性.研究表明,用该复合材料制成的火箭定向器完全能够满足工程需要.     

Finite Element Simulation of Three-Dimensional Free-Surface Flow Problems

An adaptive finite element algorithm is described for the stable solution of three-dimensional free-surface-flow problems based primarily on the use of node movement. The algorithm also includes a discrete remeshing procedure which enhances its accuracy and robustness. The spatial discretisation allows an isoparametric piecewise-quadratic approximation of the domain geometry for accurate resolution of the curved free surface. The technique is illustrated through an implementation for surface-tension-dominated viscous flows modelled in terms of the Stokes equations with suitable boundary conditions on the deforming free surface. Two three-dimensional test problems are used to demonstrate the performance of the method: a liquid bridge problem and the formation of a fluid droplet.     

影响流量管流量系数的因素分析

对某航空发动机整机试验装置的流量管三维流场进行数值模拟,通过布置虚拟测点,建立流量管虚拟试验校准和测量的仿真方法,研究流量管流量系数获取方法、校准试验测试布局,分析来流雷诺数、壁面粗糙度、流量管圆度对流量系数的影响。结果表明,附面层位移厚度法和校准试验法获取的流量系数接近。在同一流向布置测量截面,流量系数随流量管内雷诺数的减小而减小,随流量管壁面粗糙度的增大而减小;低雷诺数工况下,流量系数对粗糙度变化不敏感。对于低雷诺数工况或者在流量管壁面粗糙度较大时,应采用附面层位移厚度法或校准试验法获取流量系数。流量系数对流量管圆度的变化不敏感,建议采用校准试验方法获得有变形的流量管的流量系数。尽量采用校准试验法获取流量管宽雷诺数范围的流量系数,采用实际测量工况下的雷诺数对应的流量系数,修正流量管测量数据,才可保证流量管测量精度。     

飞机刹车盘温度场的有限元分析

飞机的刹车装置是利用摩擦产生制动将高速运动的动能转换成热能,产生的高温使摩擦材料的物理、化学性质变化,刹车装置系统的安全性能因此得不到保证,所以对刹车盘瞬态温度场进行计算就非常有必要.针对飞机刹车盘瞬态温度场仿真建立了有限元计算模型,运用迦辽金法推导了各单元方程,在单元内部采用一次函数来近似刹车盘的温度值.有限元网格划分采用四面体结构.重点研究刹车过程的理论分析与计算,并用ANSYS对其进行了仿真计算.仿真计算结果与刹车盘实际温度场基本吻合,所建立的有限元计算模型是合理可行的,可以应用于飞机刹车盘设计过程中的温度场计算.     

石英挠性加速度计的温场分析

利用有限元法对大量程二元脉冲调宽石英挠性加速度计因力矩线圈发热而造成的内部温场变化进行了分析，从理论上计算出温场的分布情况和变化情况，并通过对温度误差的分析，阐述了提高温度特性的有效途径，为加速度计的热设计和温度补偿提供理论依据．     

直线电机电磁场的有限元分析及其仿真的实现

本文主要讨论了直线电机设计中电机电磁场的分析问题,介绍了应用有限元法计算电磁场的方法,详细说明了ANSYS软件在直线电机电磁场分析中的应用,并绘制了磁场分布图。     

铝管接头力学特性研究

研究铝管接头力学特性优化问题,已有的研究是对胶接方式下铝管接头进行体单元仿真的替代方法,模型大,计算成本高,不美观.为了解决上述问题,提出一种近似的新连接方式来替代传统的体单元仿真方法,在满足力学特性的前提下,达到计算速度快、方便、美观、小型的目的.采用试验和有限元法相结合的方法,得到了与胶接方式力学性能相近的新连接方式,并验证了正确性,为接头优化设计提供了参考.     

定量管物料流量稳定性控制系统改进

为稳定定量管物料的流量控制,通过合理规划光栅的光路限位,优化高中低料位区间,设计多级进料输送带的变频控制系统.根据不同的料位区间设定相应的运转频率,并改进输送带启停逻辑控制,调整变频器加减速时间,降低了输送带启停频次,消除了叶丝主称改进前的频繁轻微断料情况,使物料输送连续、平稳,定量管填充及时,电子皮带秤对物料流量控制...     

基于分压配气和流量配气的隔爆型设备爆炸试验控制系统

综合分压配气和流量配气的特点和优势,设计了基于分压配气和流量配气原理的自动化配气控制系统,用于I类、II类隔爆型设备(d)和III类可燃性粉尘环境外壳保型设备(tD)的耐爆和传爆试验。经试验测试与比对:该系统可靠性、精确度、稳定性和重复性方面均满足GB 3836.2-2010防爆试验所规定的要求,并具有节省试验时间和试验气源的优点。     

用于直接质量流量测量的U型管的频率特性

作为直接质量流量测量的敏感单元,悬臂的Ｕ型结构的弹性弯管是基本型。利用Ｕ型结构的弹性弯管振动的有限元模型,研究了它的频率特性。给出了Ｕ型管在不同的圆弧半径和直段长度比值下,一、二阶弯曲振动固有频率的变化规律。依最低频率点优化设计了Ｕ型管的结构参数。为开发和研制该类直接质量流量传感器提供了一定的理论依据。