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燃料预喷注与释热对高马赫数进气道性能影响的数值研究

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推进技术 2024年第7期45卷 33-47页

作者：渠镇铭李海涛罗飞腾陈文娟华中科技大学航空航天学院湖北武汉430074

为掌握高马赫数条件下燃料预喷注与释热对进气道性能的影响,以来流马赫数Ma_(∞)=10为设计点进行了典型二元构型进气道设计与基准流场仿真,开展了Ma_(∞)=7~10进气道氢燃料预喷注、反应流场仿真研究。结果表明:预喷注引起局部压缩激波... 详细信息

为掌握高马赫数条件下燃料预喷注与释热对进气道性能的影响,以来流马赫数Ma_(∞)=10为设计点进行了典型二元构型进气道设计与基准流场仿真,开展了Ma_(∞)=7~10进气道氢燃料预喷注、反应流场仿真研究。结果表明:预喷注引起局部压缩激波系变化、改变下游流动特性、从而影响进气道性能,主要会导致总压恢复系数、喉部马赫数减小;同时预喷注动作具有一定的激波系调节、压缩循环调控的作用,且与预喷注位置密切相关,外压缩喷注会诱导外部斜激波向亚额定偏移,导致流量溢流增加、流量系数减小;内压缩喷注可以避免流量溢流,对进气道性能影响相对较小,且双侧组合喷注的预混效率可达0.60以上。反应流场仿真显示,燃烧反应主要发生在近壁面区域,流向上主要释热区在内压缩段,反应释热进一步降低总压恢复系数、减小喉部马赫数,外压缩喷注时会增加流量溢流,而循环静压比、静温比均相对增大,阻力系数基本保持不变,整体上预喷注及释热影响效应具有可控性。

关键词：高马赫数超燃发动机高超声速进气道进气道预喷注释热效应激波调整数值模拟

支板火箭构型对引射进气与主次流相互作用特性影响实验研究

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推进技术 2024年

作者：罗飞腾姚达豪李新珂渠镇铭陈文娟龙垚松华中科技大学航空航天学院

一次火箭射流与二次空气流之间的主次流相互作用是火箭基组合循环（RBCC）发动机引射模态工作过程的主导机制，对引射模态性能具有关键性影响。基于典型支板火箭RBCC发动机特征流道模型，进行了三种不同支板火箭构型的宽工况冷喷流引射... 详细信息

一次火箭射流与二次空气流之间的主次流相互作用是火箭基组合循环（RBCC）发动机引射模态工作过程的主导机制，对引射模态性能具有关键性影响。基于典型支板火箭RBCC发动机特征流道模型，进行了三种不同支板火箭构型的宽工况冷喷流引射试验，获得了引射进气特性、主次流相互作用特性与规律。研究结果表明：随着一次流流量、总压比增加，二次流引射进气马赫数逐渐增大，流量逐渐增加至某一最大值，而引射比持续单调减小；无量纲分析显示，单矩形喷管的支板火箭构型相对于双圆形喷管构型具有更强的引射能力，在相同一次流流量与喷管喉道面积时能提高10%～40%的流量通量比，且支板尾缘带波瓣凹槽结构有利于提升引射能力。从主次流内流过程来看，随着一次流流量、总压比增加，内流道压力分布整体上逐渐降低，马赫数分布逐渐提高，反映出内流加速降压、引射进气流量增加的过程，同时下游的引射增压比呈增大趋势，以更大的总压损失为代价；相同一次流流量时，单矩形喷管构型相对于双圆形喷管引起的内流道压力更低、马赫数更高，实现基本相当的引射比时总压恢复系数相对更高。随着主次流总压比的增加，主次流的速度比和对流马赫数呈现减小的趋势，而压比和密度比则有所增加；双圆形喷管构型时速度比和对流马赫数明显高于单矩形喷管构型，而压比和密度比则相对更低；这些参数梯度变化在初始状态层面上决定了主次流相互作用的过程及其宏观特性。

关键词：火箭基组合循环发动机主次流相互作用引射模态支板火箭实验研究

燃料预喷注与释热对高马赫数进气道性能的影响研究

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推进技术 2024年

作者：渠镇铭李海涛罗飞腾陈文娟韦宝禧杨甫江北京动力机械研究所高超声速冲压发动机重点实验室华中科技大学航空航天学院

为掌握高马赫数条件下燃料预喷注与释热对进气道性能的影响，以Ma10为设计点进行了典型二元构型进气道设计与基准流场仿真，开展了Ma7-10进气道氢燃料预喷注、反应流场仿真研究。结果表明：预喷注引起局部压缩激波系变化、改变下游流动... 详细信息

为掌握高马赫数条件下燃料预喷注与释热对进气道性能的影响，以Ma10为设计点进行了典型二元构型进气道设计与基准流场仿真，开展了Ma7-10进气道氢燃料预喷注、反应流场仿真研究。结果表明：预喷注引起局部压缩激波系变化、改变下游流动特性、从而影响进气道性能，主要会导致总压恢复系数降低、喉部马赫数减小；同时预喷注动作具有一定的激波系调节、压缩循环调控的作用，且与预喷注位置密切相关，外压缩喷注会诱导外部斜激波向亚额定偏移，导致流量溢流增加、流量系数减小；内压缩喷注可以避免流量溢流，对进气道性能影响相对较小，且双侧组合喷注的预混效率可达0.60以上。反应流场仿真显示燃烧反应主要发生在近壁面区域，流向上主要释热区在内压缩段，反应释热进一步降低总压恢复、减小喉部马赫数，外压缩喷注时会增加流量溢流，而循环静压比、静温比均相对增大，阻力系数基本保持不变，整体上预喷注及释热影响效应具有可控性。该研究可为高马赫数超燃冲压发动机/进气道预喷注一体化设计、匹配调控提供参考。

关键词：高马赫数超燃发动机高超声速进气道进气道预喷注释热效应激波调整数值模拟

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超高速内流壁面边界层喷注与减阻特性研究

超高速内流壁面边界层喷注与减阻特性研究

作者：渠镇铭华中科技大学

学位级别：硕士

高超声速飞行条件下,高焓、高总温来流条件使得发动机内流摩阻急剧增加,成为飞行器阻力的主要来源,如何减少内流壁面阻力成为高马赫数飞行设计中亟待解决的问题。本文针对高马赫数超燃冲压发动机内流壁面减阻需求,针对边界层喷注流动控... 详细信息

高超声速飞行条件下,高焓、高总温来流条件使得发动机内流摩阻急剧增加,成为飞行器阻力的主要来源,如何减少内流壁面阻力成为高马赫数飞行设计中亟待解决的问题。本文针对高马赫数超燃冲压发动机内流壁面减阻需求,针对边界层喷注流动控制方法、基于平壁内流模型、特征燃烧室模型开展了模拟飞行马赫数8-12范围超高速内流条件下壁面减阻特性的三维数值仿真与实验研究,其中考虑了多种喷注工质及喷注参数、喷注方案,分析总结了边界层喷注减阻作用机理、机制与路径、以及减阻特性与规律。获得主要研究结论和认识如下:(1)通过简单平壁内流模型对边界层喷注减阻机理、机制开展系统性研究,完成了惰性气体、乙烯以及氢燃料等多种工质、不同喷注条件下壁面边界层喷注减阻数值模拟,分析总结了边界层喷注减阻作用机理、影响机制与路径,考察了主流释热条件下喷注减阻效果,为边界层喷注方案设计、参数选择等提供基础参考。(2)基于超高速特征燃烧室构型开展主流喷注、边界层喷注的数值仿真研究,分析多种喷注方式、当量比条件下壁面阻力特性及相对减阻特性,提出了考虑掺混和工程可实现的燃料喷注/减阻一体化方案、并开展了仿真分析和效能评估,相关研究结果可为实际燃烧室构型环境下一体化喷注方案设计提供参考。(3)基于直连实验台、特征燃烧室模型完成了超高速冷态来流条件下喷注实验与测试,考虑多种喷注方式、喷注压力参数,建立了壁面剪应力直接测量手段,通过流场纹影、壁面压力、剪应力测量结果进一步分析、验证了喷注减阻效果与特性,同时验证了数值仿真方法与模型的有效性。综上,本文对边界层喷注减阻开展了系统性的研究分析,总结边界层喷注动作减阻机制路径;并根据已有研究理论在实际特征燃烧室构型中对边界层喷注减阻技术进行初步尝试,可为后续该技术的实际应用提供参考。

关键词：高马赫数超燃冲压发动机壁面减阻边界层喷注边界层燃烧壁面剪应力测量

基于双向安德森加速分解协调算法的输配协同无功优化

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电力系统自动化 2024年第12期48卷 130-138页

作者：路镇铭徐英仪忠凯李志民郭钰锋哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

新型电力系统中新能源渗透率不断增加,输电网和配电网协同运行环境复杂多变,对输配协同优化算法的收敛性提出了更高的挑战。鉴于此,应用广义主从分裂法将输配协同无功优化问题分解为输电网和多个配电网的并行优化问题;为改善广义主从分... 详细信息

新型电力系统中新能源渗透率不断增加,输电网和配电网协同运行环境复杂多变,对输配协同优化算法的收敛性提出了更高的挑战。鉴于此,应用广义主从分裂法将输配协同无功优化问题分解为输电网和多个配电网的并行优化问题;为改善广义主从分裂法的计算效率,提出了基于功率、电压等多元信息交互及历史信息修正的双向安德森加速策略;在此基础上,提出了融合原对偶内点法、启发式算法和辅助函数的输配协同无功优化方法,实现了输电网和配电网多种类灵活性资源的协调配合和优化控制。算例仿真结果表明,所提方法能有效改善主从分裂法边界的收敛性能,在大规模分布式能源接入的输配协同无功优化场景中具有更好的应用价值。

关键词：新型电力系统输配协同优化无功优化广义主从分裂法双向安德森加速算法

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基于FPGA的语义分割算法设计与实现

现代计算机 2024年第8期30卷 24-30页

作者：汤镇铭陶青川四川大学电子信息学院成都610065

为解决边缘端水利检测场景中水面情况复杂且具有实时性要求的问题,对BiSeNet网络进行了改进,得到了一种基于FPGA边缘设备的轻量化的实时语义分割算法。该算法通过VitisAI对模型进行量化、Vitis软件平台软硬件协同优化设计定制了深度学... 详细信息

为解决边缘端水利检测场景中水面情况复杂且具有实时性要求的问题,对BiSeNet网络进行了改进,得到了一种基于FPGA边缘设备的轻量化的实时语义分割算法。该算法通过VitisAI对模型进行量化、Vitis软件平台软硬件协同优化设计定制了深度学习处理单元DPU,实现了基于FPGA的语义分割算法的部署。在自制水利数据集上保持较低精度损失的同时实现了良好的性能,实验结果表明,改进后的网络模型在精度上损失3.7%的情况下,在ZCU104设备上实现了31.06 FPS的推理速度,相对于ARM设备获得了18.9倍的加速推理效果。所提出的方法能够满足低功耗需求下实时水利场景分割任务的要求。

关键词：深度学习语义分割 FPGA BiSeNet DPU

超高速来流下内流壁面边界层喷注减阻仿真计算分析

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超高速来流下内流壁面边界层喷注减阻仿真计算分析

第六届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十二...

作者：渠镇铭罗飞腾陈文娟韦宝禧杨甫江华中科技大学航空航天学院高超声速冲压发动机重点实验室北京动力机械研究

超高速来流条件下超燃冲压发动机内流道减阻是影响发动机性能的关键技术。对边界层喷注工质的主动减阻方式是值得研究分析的一种方法。采用典型飞行状态下超燃冲压发动机燃烧室入口条件,通过数值仿真分析对内流壁面黏性阻力和喷注减阻... 详细信息

超高速来流条件下超燃冲压发动机内流道减阻是影响发动机性能的关键技术。对边界层喷注工质的主动减阻方式是值得研究分析的一种方法。采用典型飞行状态下超燃冲压发动机燃烧室入口条件,通过数值仿真分析对内流壁面黏性阻力和喷注减阻机理进行分析研究。通过喷注惰性工质,在采取不同喷注条件,不同工质等前提下,研究了边界层喷注对于摩擦阻力系数的影响,并对比其影响机制。结果表明,边界层喷注惰性工质可有效降低阻力,其减阻机制主要是通过影响近壁处分子粘性进而影响黏性底层应力,减小壁面摩阻,而对于雷诺应力,由于本身大密度以及喷注带来的流场结构改变反而有不利的影响;并进一步分析了雷诺应力与壁面黏性阻力的之间的相互联系。

关键词：超高速超燃冲压发动机壁面减阻边界层喷注

来源： cnki会议评论

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未知干扰下四旋翼无人机群固定时间编队控制

北京航空航天大学学报 2024年第5期50卷 1702-1712页

作者：郑伟铭徐扬罗德林厦门大学航空航天学院厦门361102 西北工业大学民航学院西安710072 西北工业大学太仓长三角研究院苏州215400

在未知干扰条件下,针对欠驱动、非线性的四旋翼无人机群编队控制问题,提出了一种抗干扰的固定时间编队控制方法。首先,设计分布式固定时间滑模估计器,在仅有部分无人机获取到期望轨迹的条件下,每架无人机都能快速估计出自己的期望位置... 详细信息

在未知干扰条件下,针对欠驱动、非线性的四旋翼无人机群编队控制问题,提出了一种抗干扰的固定时间编队控制方法。首先,设计分布式固定时间滑模估计器,在仅有部分无人机获取到期望轨迹的条件下,每架无人机都能快速估计出自己的期望位置信息。其次,引入固定时间干扰观测器用于估计未知的复合干扰,使无人机能够生成干扰估计值以抵消复合干扰对其带来的影响。然后,在无人机的位置层与控制层设计固定时间滑模控制器,实现对期望轨迹的跟踪,所给出的方法能够满足姿态稳定收敛。最后,数值仿真验证了所提出方法的有效性。

关键词：四旋翼无人机欠驱动系统编队控制固定时间控制干扰观测器

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考虑碳排放分摊的综合能源服务商交易策略

电力自动化设备 2024年第5期44卷 11-18页

作者：顾洁游铭豪邬凯浪上海交通大学电子信息与电气工程学院电气工程与自动化系上海200240

为寻求在满足用户用能需求的同时降低系统碳排放的有效途径,提出了一种考虑碳排放分摊的多综合能源服务商能源交易策略。基于网络流模型实现碳流追踪并联合Shapley理论建立了综合能源服务商碳排放成本计算模型。应用Nash议价理论构建了... 详细信息

为寻求在满足用户用能需求的同时降低系统碳排放的有效途径,提出了一种考虑碳排放分摊的多综合能源服务商能源交易策略。基于网络流模型实现碳流追踪并联合Shapley理论建立了综合能源服务商碳排放成本计算模型。应用Nash议价理论构建了多综合能源服务商合作博弈运行模型,将综合能源服务商碳排放成本引入优化目标函数,并利用分布式算法求解最优能源交易量和交易费用。基于由修改的IEEE 39节点电网和12节点气网构成的多综合能源服务商系统进行仿真分析,验证了所提模型和方法的有效性。

关键词：碳排放综合能源服务商网络流法碳流追踪 Nash议价理论合作博弈