检索结果-南通市图书馆

基于液滴高压蒸发理论的变时滞燃烧室动力学建模与研究

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推进技术 2024年

作者：刘新林龙相州李清廉成鹏陈兰伟国防科技大学空天科学学院高超声速技术实验室

为实现燃烧室组件的精确建模及其动力学特性的仿真研究，以零维时滞燃烧室模型为基础，考虑燃烧室内喷射、雾化、蒸发、混合、化学反应过程，采用针栓喷注器SMD（Sauter Mean Diameter，索特尔平均直径）经验关联式以及液滴高压蒸发理... 详细信息

为实现燃烧室组件的精确建模及其动力学特性的仿真研究，以零维时滞燃烧室模型为基础，考虑燃烧室内喷射、雾化、蒸发、混合、化学反应过程，采用针栓喷注器SMD（Sauter Mean Diameter，索特尔平均直径）经验关联式以及液滴高压蒸发理论对液氧/甲烷推进剂组合的燃烧时滞进行求解，建立了基于液滴高压蒸发理论的变时滞燃烧室模型。基于1 kg/s级推力室开展热试车验证了变时滞燃烧室模型的准确性，结果表明：所建立的变时滞燃烧室模型可以较为准确地预测燃烧室的压力以及温度动态响应过程，与试验结果相比，稳态压力以及温度误差均在6%以内，压力参数动态响应时间的误差在14%以内，仿真结果具有较高的精度。基于变时滞燃烧室模型开展仿真研究，研究发现：液氧液滴初始粒径以及燃烧室温度作为影响液氧液滴寿命的主要因素，主导着液氧时滞的变化；变时滞模型可以根据工况参数动态计算推进剂燃烧时滞，启动初期喷注器雾化效果较差，液滴最大粒径达到800 μm，且燃烧室温度低，进而导致燃烧时滞偏大，最大达到了1100 ms，约为稳定工作状态下燃烧时滞的40倍。本文所建立的变时滞燃烧室模型可根据工况参数对燃烧时滞进行动态计算，相较于传统时滞模型，其燃烧时滞的变化趋势更符合发动机实际工作过程，同时其室压的响应时间、稳态值也更接近实验值，该模型未来可为实际发动机时序设计等提供仿真支撑。

关键词：液氧/甲烷发动机燃烧室动力学模型喷雾燃烧液滴高压蒸发理论时滞

电动膨胀循环液氧甲烷变推力发动机动态特性研究

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推进技术 2022年第10期43卷 25-38页

作者：梁涛崔朋李清廉宋杰陈兰伟国防科技大学空天科学学院高超声速冲压发动机技术重点实验室湖南长沙410073 北京跟踪与通信技术研究所北京100094

电动泵压式液体火箭发动机受到了广泛的关注,然而电池有限的输出功率和过于沉重的质量成为限制电动泵压式发动机发展的重要因素。为此,提出了一种电机驱动燃料泵和涡轮驱动氧泵的电动膨胀循环变推力液体火箭发动机方案,并着重研究了该... 详细信息

电动泵压式液体火箭发动机受到了广泛的关注,然而电池有限的输出功率和过于沉重的质量成为限制电动泵压式发动机发展的重要因素。为此,提出了一种电机驱动燃料泵和涡轮驱动氧泵的电动膨胀循环变推力液体火箭发动机方案,并着重研究了该型发动机的动态响应特性。首先给出了20kN级电动膨胀循环发动机的技术指标和部组件参数,基于AMESim平台建立了全系统动力学模型,验证了方案的可行性和部组件动力学模型的准确性,并深入研究了启动工况和调节工况的动态响应特性。结果表明,针对启动过程而言,涡轮泵调整时间较电动泵长,这降低了系统响应速度,但工况越高,系统响应速度越快;高工况启动时,甲烷在冷却通道内的剧烈相变和跨临界状态的不连续物性相互耦合易引发系统振荡;就调节过程而言,推力调节时普遍存在超调或凹坑现象,且系统在两相同工况之间调节时,正调响应速度快于负调,这也导致阶跃幅值相等条件下的系统调整时间随目标工况升高而缩短。

关键词：液体火箭发动机电动膨胀循环推力调节动态响应动力学模型

电动膨胀循环变推力液体火箭发动机推力控制方案

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航空动力学报 2023年第12期38卷 2957-2972页

作者：梁涛胡润生李清廉崔朋宋杰陈兰伟国防科技大学空天科学学院高超声速冲压发动机技术重点实验室长沙410073 北京跟踪与通信技术研究所北京100094

以电动膨胀循环变推力液体火箭发动机为研究对象,设计了一种适用于电动膨胀循环发动机的推力闭环控制方案,其次基于AMESim平台建立了控制系统仿真模型,验证了重要部组件模型的准确性,并基于电动机泵和涡轮泵动力学模型对PID控制器进行... 详细信息

以电动膨胀循环变推力液体火箭发动机为研究对象,设计了一种适用于电动膨胀循环发动机的推力闭环控制方案,其次基于AMESim平台建立了控制系统仿真模型,验证了重要部组件模型的准确性,并基于电动机泵和涡轮泵动力学模型对PID控制器进行了参数整定,最后着重针对推力调节的阶跃信号和斜坡信号开展了控制仿真。结果表明:在推力变比5∶1全工况范围内,双PI控制器适用于电动膨胀循环发动机推力调节控制,系统不存在稳态误差,但是调节过程存在波动;针对调节过程而言,双PI控制器控制信号的比例输出振荡是控制目标波动的主因,而积分输出造成了控制目标的稳态误差;相比阶跃信号调节,双PI控制器跟踪斜坡信号的效果更好,因此实际使用中,应尽量考虑斜坡信号进行推力调节。

关键词：电动膨胀循环液体火箭发动机推力调节 PID控制动态特性

并联式电热协同增压变推力火箭发动机方案研究

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载人航天 2020年第6期26卷 702-709页

作者：崔朋李清廉成鹏陈兰伟宋杰国防科技大学空天科学学院国防科技大学高超声速冲压发动机技术重点实验室

针对运载火箭膨胀循环及电机泵增压发动机普遍室压较低从而导致比冲性能低的问题,提出了一种将电机泵增压和膨胀循环发动机并联起来,电机和涡轮共轴驱动同一个泵,组成电热协同变推力液体火箭发动机的新方案。对该发动机方案开展了参数研... 详细信息

针对运载火箭膨胀循环及电机泵增压发动机普遍室压较低从而导致比冲性能低的问题,提出了一种将电机泵增压和膨胀循环发动机并联起来,电机和涡轮共轴驱动同一个泵,组成电热协同变推力液体火箭发动机的新方案。对该发动机方案开展了参数研究,提出了临界室压的概念,得到了不同工况下发动机系统流量、压力、温度以及功率等状态参数分布,并进行了分析。结果表明:在低于临界室压时,燃料涡轮流量占比近似线性变化,相对氧涡轮流量占比变化范围较小,燃料涡轮和氧涡轮驱动工质流量均呈现近似开口向上抛物线形式变化;在高于临界室压时,燃料涡轮和相对氧涡轮流量占比均保持不变,燃料涡轮和氧涡轮驱动工质流量近似线性变化,且涡轮做功仍然是泵功率的主要来源。该方案能够有效提高发动机室压,进一步提高发动机比冲。

关键词：并联式电热协同变推力液体火箭发动机方案设计临界室压状态参数分布

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内插螺旋线强化糖浆立式降膜蒸发传热

过程工程学报 2017年第6期17卷 1134-1139页

作者：彭德其陈兰伟罗海松俞天兰陈康李昊韩玉叶湘潭大学机械工程学院湖南湘潭411105 湖南工业大学机械工程学院湖南株洲412007

搭建了新型立式单管蒸汽-糖浆降膜蒸发实验平台,进行连续4 h加与不加螺旋线的降膜蒸发运行对比实验,研究管内插入特定结构和工艺参数的螺旋线对变粘性糖浆降膜蒸发传热性能的影响.结果表明,内插螺旋线可明显改善糖浆降膜蒸发传热效果,... 详细信息

搭建了新型立式单管蒸汽-糖浆降膜蒸发实验平台,进行连续4 h加与不加螺旋线的降膜蒸发运行对比实验,研究管内插入特定结构和工艺参数的螺旋线对变粘性糖浆降膜蒸发传热性能的影响.结果表明,内插螺旋线可明显改善糖浆降膜蒸发传热效果,相同条件下,内插螺旋线时总传热系数比空管提高了25.9%~82.9%,且随时间延长其下降速率明显低于空管;从管内蒸发侧和管外冷凝侧传热角度分析降膜蒸发传热性能,传热温差增大,管内蒸发侧传热性能变好,管外冷凝侧传热性能变差,增大传热温差改变物料物性(粘度减小)可强化传热效果.在非结垢影响的传热时间内,对管内蒸发侧传热系数进行处理,得到了管内综合传热系数与传热温差的实验关联式.

关键词：糖浆降膜蒸发螺旋线传热系数

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含固体颗粒流体旋流场强化传热综合性能实验

化学工程 2017年第7期45卷 38-42,48页

作者：彭德其罗海松俞天兰陈兰伟吴淑英韩玉叶湘潭大学机械工程学院焊接机器人及应用技术湖南省重点实验室湖南湘潭411105 湖南工业大学湖南株洲412008

为了进一步提高不含固体颗粒流体旋流场强化传热,开展含固体颗粒流体旋流场强化传热综合性能实验,研究颗粒浓度、粒径、Re数等因素对3种扭曲管的综合强化传热性能的影响。结果表明:液固流体换热性能随着颗粒浓度、粒径、Re数的增大而提... 详细信息

为了进一步提高不含固体颗粒流体旋流场强化传热,开展含固体颗粒流体旋流场强化传热综合性能实验,研究颗粒浓度、粒径、Re数等因素对3种扭曲管的综合强化传热性能的影响。结果表明:液固流体换热性能随着颗粒浓度、粒径、Re数的增大而提高。与单相流体比较,当粒径2 mm、颗粒浓度分布1%时,相同Re数下3种扭曲管的Nu数平均提高12.91%,13.12%和15.23%,管内流体压降平均提高60.22%,67.23%和73.16%。通过综合性能评价因子分析,当粒径为2—5 mm、颗粒浓度分布为5%,扭曲管导程为200 mm、椭圆度为1.49时具有较好的综合性能。

关键词：旋流场传热颗粒扭曲管压降综合性能评价因子

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矿区三等高程控制网优化设计

矿山测量 2014年第1期42卷 37-38,41页

作者：于志龙刘扬胜陈兰伟山东科技大学测绘学院山东青岛266590 临沂市国土资源局测绘院山东临沂276037

矿区高程控制网在对矿山的安全生产具有十分重要的作用,文中结合工程实例介绍了三等水准网优化设计的原理、方法和步骤。根据间接平差原理,利用Matlab的矩阵计算功能实现水准网精度的评估。从水准网的网型、精度、经济性、稳定性、可靠... 详细信息

矿区高程控制网在对矿山的安全生产具有十分重要的作用,文中结合工程实例介绍了三等水准网优化设计的原理、方法和步骤。根据间接平差原理,利用Matlab的矩阵计算功能实现水准网精度的评估。从水准网的网型、精度、经济性、稳定性、可靠性等方面评价高程控制网优化方案并选出符合要求且综合性最优的一套。

关键词：水准网优化间接平差 Matlab 精度评估

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GPS高程拟合的应用

全球定位系统 2012年第3期37卷 49-52页

作者：陈兰伟独知行张忠良马立斌山东科技大学测绘科学与工程学院山东青岛266590 中铁二十局集团第四工程有限公司山东青岛266061

在GPS水准拟合原理的基础上,介绍了确定似大地水准面的原理与方法,分析了用数学模型法和少量GPS与水准重合点,将GPS大地高直接转换为具有厘米级正常高的实现方法。实验结合玉铁铁路某段GPS控制网,应用二次曲面法、移动曲面法和多面函数... 详细信息

在GPS水准拟合原理的基础上,介绍了确定似大地水准面的原理与方法,分析了用数学模型法和少量GPS与水准重合点,将GPS大地高直接转换为具有厘米级正常高的实现方法。实验结合玉铁铁路某段GPS控制网,应用二次曲面法、移动曲面法和多面函数法进行拟合,得到相应的正常高,并根据已知水准高程进行精度分析和比较,探讨各模型的适用性。

关键词：高程拟合正常高大地高高程异常二次曲面多面函数移动曲面

电动泵压式液氧煤油变推力火箭发动机动力学建模与仿真分析: Part Ⅰ-单点工况分析

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航空学报 2022年第1期43卷 248-262页

作者：崔朋宋杰李清廉陈兰伟梁涛孙郡国防科技大学空天科学学院高超声速冲压发动机技术重点实验室长沙410073

为了解决电动泵压式液氧煤油变推力火箭发动机系统响应特性不明晰的问题,综合考虑了电池、电机及冷却通道的影响,建立了电动泵压式液氧煤油变推力火箭发动机仿真平台,深入研究了不同工况下系统响应特性以及系统性能参数随推力水平的变... 详细信息

为了解决电动泵压式液氧煤油变推力火箭发动机系统响应特性不明晰的问题,综合考虑了电池、电机及冷却通道的影响,建立了电动泵压式液氧煤油变推力火箭发动机仿真平台,深入研究了不同工况下系统响应特性以及系统性能参数随推力水平的变化规律。研究结果表明:系统性能参数响应存在短板效应,尽管电动泵响应速度快,而冷却通道参数响应速度慢,导致系统性能参数响应时间是电动泵转速响应时间的10倍以上;此外,低推力工况时,适当降低混合比,能够保证冷却通道出口亚临界情况下的顺利调节。因此,为了提高系统响应特性,在满足冷却压降要求时,应尽可能提高冷却通道内冷却剂流速。

关键词：液氧煤油电动泵变推力液体火箭发动机系统动力学建模与仿真冷却通道