再入飞行器振动环境工程预示方法

目的为再入飞行器振动环境设计提供方法支撑,并为结构设计和地面环境试验条件制定提供载荷输入。方法分析再入飞行器振动环境主要特征及其诱导因素,结合飞行试验实测振动数据研究小攻角对飞行振动环境的影响规律,辨识出脉动压力与动压、马赫数以及攻角的关系式。在传统脉动压力预测方法基础上,建立涉及攻角影响的再入飞行均方根脉动压力预测模型,并给出再入振动环境工程预示方法。结果构建模型计算的脉动压力变化趋势与实测振动量值变化趋势基本一致,辨识出来的脉动压力与攻角、动压以及马赫数之间的关系式是基本合理的。结论基于实测数据及脉动压力特性建立了再入飞行器振动环境工程预示模型,结合实测振动数据和气动载荷数据可预测出再入飞行器振动环境,能够实现再入飞行器振动环境载荷的精细化设计,并为结构设计提供载荷输入。     

可压缩流动脉动压力数值模拟求解器HFS研究

目的发展模拟可压缩流动的高精度流场求解器(HFS),用于研究高马赫数钝体绕流的表面压力脉动。方法基于一般曲线坐标系下的可压缩Navier-Stokes方程,采用具有激波捕捉能力的高阶有限差分法WCNS-E进行离散。基于大规模并行计算对高马赫数钝锥绕流进行直接数值模拟(DNS),获得高精度的流场数据。结果 Blast wave测试结果表明,采用不同的WCNS格式的模拟结果与参考解吻合良好。采用HFS模拟来流冲击NACA0012翼型表面的计算结果与NASA的OVERFLOW程序的计算结果以及实验结果均符合良好。结论典型的测试算例表明,HFS能稳定且准确地捕捉强间断,对于复杂几何构型流场也能准确计算。采用HFS研究了钝锥绕流,捕获了钝锥边界层的层流、转捩和完全发展湍流等流动现象,获得了壁面脉动压力的时空分布。     

砂尘环境试验风洞稳定段和收缩段的数值模拟研究

采用计算流体动力学软件FLUENT,对砂尘环境试验风洞中稳定段和收缩段的气固两相流流场进行数值模拟.给出了计算采用的湍流模型及计算区域的网格划分技术.通过分析稳定段和收缩段的两相流流场的速度梯度分布,得到了反向加砂方式优于正向加砂方式的计算结果.     

再入飞行力热环境预测与试验技术研究进展

总结了近5年来再入飞行力热环境预测与试验技术的研究进展。针对高速绕流流场引起的宽频声振环境和瞬态热环境,调研了国内外在上述环境的数值模拟预测、等效模拟试验和试验观测方面的最新研究情况和目前仍面临的难点问题。重点介绍了中物院总体所围绕再入飞行力热环境预测与试验方面开展的研究工作和已取得的部分研究成果。提出了后续研究方向和建议。再入飞行力热环境数值模拟预测技术和等效模拟试验技术在飞行器的设计、验证方面将发挥更加重要的作用,朝着再现实际飞行力热环境的终极目标继续迈进。     

冲压发动机热结构振动环境预示研究

目的研究脉动压力作用下冲压发动机燃烧室热结构振动环境预示方法。方法建立发动机结构的力学模型,同时开展相应的常温和热模态试验,对有限元模型进行对比、修正,以最终得到的力学模型为基础,分段对发动机结构施加脉动压力,完成冲压发动机脉动压力作用下热振动响应计算,并与试验结果进行对比分析。结果预示结果与试验结果基本相符,验证了所采用的冲压发动机振动响应分析方法和技术途径的可行性和正确性。结论这种热-结构分析方法可用于冲压发动机振动环境预示,同时也可用于优化发动机结构设计,对飞行器研制初期环境预示及结构设计工作具有重要的工程应用价值。     

再入飞行力热环境测量的模型飞行试验设计

目的获取钝锥外形飞行器再入飞行力热环境参数,建立更为准确的环境预测模型,开展基于无控火箭的模型飞行试验设计。方法根据转捩区、湍流区时间提出了无控惯性飞行弹道的落速约束。根据环境预测建模需要,确定环境参数类型及测点布局。采用弹道耦合的气动加热计算模型、脉动压力预示的工程算法、脉动压力与发动机激励下振动响应的相似外推方法等计算分析飞行全程的内外温度、时均压力、脉动压力和振动环境。结果得到了温度、压力和振动环境的极值,确定了主要测量技术要求。结论外部温度量程范围为0~400℃,可测量的最大温度变化率不低于20℃/s。压阻式传感器量程上限为25PSI,压电式传感器量程上限为5 PSI,耐高温环境不低于220℃且具有温度补偿功能。振动量程范围为–100g~+100g。     

建筑物尾流区气流与污染物扩散的数值计算

采用了细网格非静力能量闭合边界层模式和随机游动模拟方法建立了一套分析建筑物尾流流场和污染物扩散的数值模拟系统．作为应用研究的例子，在对某城市地下交通隧道排废气的风井塔尾流区流场和浓度场进行风洞流体物理实验的基础上，利用所建的模拟系统对风井塔尾流区气流和污染物扩散特征进行研究．结果表明，所建的模拟系统的模拟结果与风洞试验的结果吻合较好，对一些小尺度带有明显湍流不均匀性的流场和局地空气污染物散布的情况有较好的模拟效果和良好的应用前景．     

再入环境测量火箭测试平台总体设计与关键技术

目的研究弹头再入飞行时表面的脉动压力等参数特征及变化规律,借助火箭测试平台飞行试验,同步获取自由飞行状态下载荷段外部脉动压力、时均压力、温度与内部结构振动、冲击响应数据,认识和预测脉动压力载荷与结构响应的相关性,同时为结构响应等效的数值模拟验证提供支撑。方法根据飞行试验测试的目的和要求,计算火箭测试平台的总体参数和设计系统组成,开展总体设计技术、测试系统设计技术、防热设计技术、气动弹道设计技术等关键技术研究。结果设计了再入环境测量火箭测试平台,并完成了地面试验验证,用于开展飞行试验,获取典型再入环境下的气动力热数据、弹道参数和结构响应数据。结论通过地面试验,验证了再入环境测量火箭测试平台总体设计的正确性和系列关键技术的有效性。     

汽车环境风洞降雨模拟影响因素研究

目的 研究自然界降雨量与汽车环境风洞模拟降雨量之间的关系,得到中国气象条件的雨量设定经验公式,为汽车环境风洞模拟降雨量的设定提供理论依据。方法 理论分析自然界气象降雨和汽车环境风洞模拟降雨的特点和差异,研究影响汽车环境风洞模拟降雨量的因素。结果 在无风条件下,影响汽车环境风洞降雨量的因素有气象降雨量、前挡风玻璃倾角、雨滴直径和车速等。按照车速将降雨分为汽车停止和汽车行驶2种模式,提出结合中国气象条件的汽车环境风洞模拟降雨量的经验公式。结论 在相同降雨等级下,汽车停止状态下的汽车环境风洞降雨量一般大于车辆行驶状态。在气象降雨量等级为短时中雨时,行驶汽车的雨量设定值与车速呈指数增长关系。     

汽车环境风洞设计概述

为了模拟真实的自然环境进行整车试验,汽车环境风洞是必不可少的试验手段。简述了汽车环境风洞的整体设计概念,并对最重要的空气动力学和环境模拟系统的设计进行了较为细致的论述。风洞流道不同部件均有独特的作用,各个部件的协同设计会带来优秀的空气动力学性能。环境模拟系统的设计考虑到了风洞设备和实验的热负荷,以及风洞升降温速率的要求,保证制冷能力能够满足汽车环境实验工况的要求,并且配备了道路、阳光、雨雪等自然环境的模拟设备。环境风洞不同部件发挥各自的功能,可以带来优秀的空气动力学和热力学能力。通过多方面的综合设计,汽车环境风洞可以非常好地模拟自然的环境条件,进而进行整车实验。     

城市街区污染散布的数值模拟与风洞实验的比较分析

将专门设计的一项中性层结条件下风洞的污染物浓度测量实验，与已建城市小区尺度模式在相同条件下的污染扩散模拟结果进行了比较分析．分析了该模式流场模拟的有效性．结果表明：总体上，数值模拟与风洞实验结果符合较好；进一步分析发现，数值模拟结果中建筑物背风侧空腔区湍涡的中心比风洞实验结果略高，空腔区的范围比风洞实验所示范围大，建筑物迎风侧位移区比风洞实验所示小．此差异可能是由两者边界条件的不同引起的．     

典型金属材料深海腐蚀行为规律与研究热点探讨

综述了碳钢与低合金钢、不锈钢、铜合金、铝合金以及钛合金等典型金属材料深海腐蚀行为规律的研究进展。结合深海环境的苛刻与独特性,探讨了深海腐蚀环境试验及实海原位电化学测试技术等领域研究方向,尤其是中国临近海域深尺度、涵盖当前实际需求材料的大规模深海环境试验以及耐受高静水压、集电化学数据采集与远程数据传输于一体的实海电化学测试技术。此外,从阴极保护、仿真预测、应力腐蚀、涂层防护等方面介绍了实验室深海模拟试验方面的研究热点,进一步展望了典型材料深海腐蚀数据积累及适用性研究发展前景。     

基于CFD的土工离心机风阻及流场特性分析

目的估计土工离心机的风阻功率。方法针对一稳态运行的中低速土工离心机,利用多参考坐标系(MRF)模拟转臂与墙壁之间的相对运动,对离心机稳态运行时机室内的空气流场进行CFD仿真,对计算流体力学仿真、解析公式方法和试验的风阻功率进行对比。结果三种方法得到的风阻功率较为接近,验证了数值仿真方法的正确性。同时,研究了机室内空气流速和压力的空间分布特征,验证了经典解析公式的假设合理性。结论 CFD仿真方法避免了传统解析方法对试验数据的依赖和参数选取主观性,能够得到较高精度的分析结果,该研究为基于计算流体力学的土工离心机的高置信度风阻计算打下了基础。     

弹箭外表面接插件高温高湿度耦合环境试验方法研究

目的 在地面条件下更真实地模拟弹箭外表面电器接插件在雨、雪、雾等高湿度条件下的飞行环境,方法利用数值分析方法,通过综合对比相同喷嘴结构下不同出口尺寸的外流场形态、不同压差下喷嘴出口流量等计算结果,确定喷口尺寸和工作压力.通过涡流黏度云图,确定接插件与喷嘴的相对位置关系.通过建模对喷淋方案进行效果预测后,搭建配套试验系统,并在石英灯加热器热辐射环境下开展高温高湿度耦合环境实效模拟试验.结果 试验中加热条件能够满足飞行过程中的表面温度及总加热量要求,水气环境模拟达到1.82 mm/min条件.试验后,对参试产品进行阻值测试、剖面碳化层厚度测量和热解产物分析,表征电气特性良好.结论 所述试验方法能够同时有效模拟高温高湿度飞行环境,能够对雨、雪、雾等高湿度条件下的接插件产品的飞行可靠性进行有效评估.     

井喷点火后对周边井和集气站的影响研究

以实际工程项目为例,利用计算流体动力学软件（CFD）,以3种不同压力、外界风速和2种出口直径为边界条件,分别对井喷情况下的流场分布进行了18组数值模拟计算,并对模拟结果及其对周边设施的影响进行了分析。数值模拟结果表明,在压力为10MPa,出口直径为62mm,风速为1m／s时,井喷后气流的出口速度超过400m／s,而火焰表面温度超过1500K,喷射火对周边建筑物的伤害范围超过65m,对周边的设备与建筑造成毁坏;超过104m才不会有明显伤害。     

船舶海水管路冲刷腐蚀仿真分析及预测

目的 获取船舶海水管路系统中弯管在不同因素影响下的冲刷腐蚀规律,预测其冲刷腐蚀速率.方法 采用试验测试和数值仿真相结合的方法,研究管路系统中弯管在不同海水流速、管径、弯径比影响下的冲刷腐蚀规律,采用灰色关联分析各因素对冲刷腐蚀影响的严重程度,最后建立冲刷腐蚀速率预测方程.结果 随流速增加,最大冲刷腐蚀速率先增大、后趋于平稳;随管径增加,管壁最大冲刷腐蚀速率逐渐减小;随弯径比增加,管壁最大冲刷腐蚀速率先减小后略有增加.不同因素对冲刷腐蚀速率影响的严重程度由大到小为弯径比、流速、管径.结论 数值仿真方法可快速获取管路参数变化对冲刷腐蚀速率的影响,基于仿真结果建立的冲刷腐蚀速率预测方程可以很好地预测不同因素影响下的弯管冲刷腐蚀,有较高的预测精度.     

基于流场特性数值模拟的袋式除尘器关键结构设计研究综述

流场特性是影响袋式除尘器净化效果、除尘效率和使用寿命的关键因素,是优化或评价设备设计合理性的依据.本文在袋式除尘器工作原理分析基础上,明确了目前袋式除尘器研发中需要解决的关键问题,阐述了袋式除尘器内部流场数值模拟方法、流场特征评价指标、以及流场分布的关键影响因素,并重点归纳总结了常见结构设计因素对袋式除尘器流场特性的基本影响规律.以期通过该综述,可以为改善袋式除尘器内部流场性能的用户提供可以参考的结构设计方法.