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基于流固耦合的固体推进剂药柱裂纹稳定性分析

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固体火箭技术 2022年第6期45卷 869-876页

作者：蔡子林高峰张泽马岑睿空军工程大学防空反导学院西安710051

含有裂纹缺陷的固体推进剂药柱会严重影响固体火箭发动机的工作性能,甚至带来严重的后果。采用流固耦合计算方法将流场压强信息传递至固体域,为固体域的受力计算提供边界条件。通过对裂纹类型缺陷进行J积分计算,分析J积分值的变化情况,... 详细信息

含有裂纹缺陷的固体推进剂药柱会严重影响固体火箭发动机的工作性能,甚至带来严重的后果。采用流固耦合计算方法将流场压强信息传递至固体域,为固体域的受力计算提供边界条件。通过对裂纹类型缺陷进行J积分计算,分析J积分值的变化情况,得出影响缺陷发生扩展的因素。以往的研究表明,裂纹区域J积分值越大,裂纹的稳定性也越差。基于此,分析结果表明:裂纹的尺寸对腔内的燃气分布规律有显著的影响,裂纹深度的增加及宽度的减小均会引起裂纹内部燃气压强的升高,裂纹腔内压强越高,越容易导致裂纹发生扩展;裂纹深度的增大以及发动机点火升压速率提高,均会造成裂纹区域J积分值的增加,从而易使裂纹发生扩展;横向裂纹较纵向裂纹J积分值较大,在同等情况下更容易发生拓展;同时,裂纹越靠近药柱后部,受到壳体的约束越弱,导致裂纹尖端J积分值的增大,越容易发生拓展。

关键词：流固耦合计算方法固体推进剂药柱奇异界面裂纹单元三维J积分

高频阵列式能量沉积对超燃燃烧室性能影响的数值研究

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航空兵器 2023年第3期30卷 80-86页

作者：蔡子林高峰王宏宇马岑睿空军工程大学防空反导学院西安710051 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所四川绵阳621000

超声速来流具有较大的动量,致使横向射流受来流强压缩的影响难以具有较大的穿透深度,影响了射流在超燃燃烧室中的掺混效率。本文提出了利用能量沉积力、热扰动来辅助提升射流掺混效率的方法,并开展了数值模拟研究。通过求解带能量源项... 详细信息

超声速来流具有较大的动量,致使横向射流受来流强压缩的影响难以具有较大的穿透深度,影响了射流在超燃燃烧室中的掺混效率。本文提出了利用能量沉积力、热扰动来辅助提升射流掺混效率的方法,并开展了数值模拟研究。通过求解带能量源项和化学反应源项的N-S方程,对比分析了施加在射流前和射流后的两种高频阵列式能量沉积分布方式对带凹腔的超燃燃烧室的影响。研究发现,能量沉积由于增大了射流诱导流向涡的尺度,可提升燃烧室乙烯燃料的掺混性能;能量沉积可提升燃烧室的燃烧效率,且分布在射流后方时燃烧效率较高,相比于基准工况提高了29%;能量沉积的加入略微降低了燃烧室总压恢复系数。

关键词：超燃燃烧室能量沉积流向涡掺混燃料喷注总压恢复系数冲压发动机

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超燃冲压发动机主动式掺混增强技术研究

航空兵器 2023年第3期30卷 112-121页

作者：王文龙蔡子林马岑睿王宏宇空军工程大学防空反导学院西安710051 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所四川绵阳621000

燃料的掺混增强技术是现代超燃冲压发动机的关键技术,针对如何使燃料充分掺混,研究人员发展了多种掺混增强方法,主要分为主动式和被动式两类。主动式掺混增强技术是依靠大尺度的自激励来提高燃料的掺混程度,因其易于控制、结构简单等优... 详细信息

燃料的掺混增强技术是现代超燃冲压发动机的关键技术,针对如何使燃料充分掺混,研究人员发展了多种掺混增强方法,主要分为主动式和被动式两类。主动式掺混增强技术是依靠大尺度的自激励来提高燃料的掺混程度,因其易于控制、结构简单等优点逐渐受到研究人员的青睐。本文针对三种主动式掺混增强技术:等离子体能量沉积辅助掺混技术、波形/粗糙壁扰流技术和脉冲射流扰流技术进行了讨论,介绍了其研究现状和发展前景,并对未来的发展趋势进行了合理的展望,为未来超燃冲压发动机燃烧室内燃料掺混增强技术的进一步优化发展提供了思路。

关键词：超燃冲压发动机掺混增强等离子体能量沉积波形/粗糙壁扰流脉冲射流扰流

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轴对称激波诱导矢量喷管三维两相流数值模拟

推进技术 2012年第2期33卷 239-244页

作者：宋亚飞高峰马岑睿文科空军工程大学导弹学院陕西三原713800

运用颗粒轨道模型对轴对称激波诱导矢量喷管内流场进行了数值模拟,并与纯气相条件下的计算结果进行了对比分析,研究了1～30μm不同直径颗粒的运动轨迹和内流场参数的分布特征,并对矢量喷管的推力性能进行了研究。结果表明,颗粒相的加入... 详细信息

运用颗粒轨道模型对轴对称激波诱导矢量喷管内流场进行了数值模拟,并与纯气相条件下的计算结果进行了对比分析,研究了1～30μm不同直径颗粒的运动轨迹和内流场参数的分布特征,并对矢量喷管的推力性能进行了研究。结果表明,颗粒相的加入对射流推力矢量喷管内流场和推力性能都带来很大影响,影响规律与颗粒直径密切相关。为两相流条件下射流矢量喷管的试验研究提供了一定依据。

关键词：推力矢量射流推力矢量喷管三维两相流颗粒轨道模型数值仿真

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激波诱导矢量喷管内流场动态特性数值研究

系统仿真学报 2013年第1期25卷 36-40,53页

作者：宋亚飞高峰马岑睿文科空军工程大学防空反导学院西安710051

以二维收敛扩张喷管为对象,利用二维非定常雷诺平均N-S方程和RNG k两方程湍流模型对基于激波控制的射流推力矢量喷管非定常流场进行研究,分析了二次流总压连续变化对喷管流场和推力性能的影响,结果表明:随着二次流总压的增大,二次流与... 详细信息

以二维收敛扩张喷管为对象,利用二维非定常雷诺平均N-S方程和RNG k两方程湍流模型对基于激波控制的射流推力矢量喷管非定常流场进行研究,分析了二次流总压连续变化对喷管流场和推力性能的影响,结果表明:随着二次流总压的增大,二次流与主流干扰形成斜激波强度增加,激波向喷管上游移动;二次流总压增加到一定值后会在二次流入口附近形成回流区,回流区面积随二次流总压的增加而增大;二次流总压连续增加时,喷管轴向力连续增大,侧向力和推力矢量角先增大后减小,推力系数随二次流总压的增加而较小。

关键词：射流推力矢量二次流内流场动态特性数值模拟

扩张段射流对旁路式双喉道喷管矢量特性的影响研究

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空气动力学学报 2021年第4期39卷 51-58页

作者：夏雪峰高峰张倩马岑睿空军工程大学防空反导学院西安710051

为探究腔体扩张段射流对旁路式双喉道喷管气动矢量特性的影响,采用数值模拟方法对喷管在不同次流入射位置和次流压比下的内流情况进行仿真研究。结果表明:在扩张段引入次流能够改善喷管内流性能,随着次流入射位置后移,推力矢量角先增大... 详细信息

为探究腔体扩张段射流对旁路式双喉道喷管气动矢量特性的影响,采用数值模拟方法对喷管在不同次流入射位置和次流压比下的内流情况进行仿真研究。结果表明:在扩张段引入次流能够改善喷管内流性能,随着次流入射位置后移,推力矢量角先增大后减小,推力系数逐渐增大且增幅渐缓;随着次流压比增加,喷管推力矢量角逐渐增加后基本保持不变,推力系数先增加后快速下降,而矢量效率先急剧上升后趋于平稳;改进后的喷管在最佳算例中得到推力矢量角为27.59°,推力系数为0.956,矢量效率3°/1%次流流量。

关键词：旁路式双喉道喷管次流推力矢量气动特性数值模拟

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二次进气固冲发动机补燃室粒子沉积数值模拟

固体火箭技术 2014年第3期37卷 320-323页

作者：严聪张志峰马岑睿张成涛空军工程大学防空反导学院西安710051

基于随机颗粒轨道模型和颗粒部分沉积模型,对二次进气固冲发动机补燃室壁面的粒子沉积进行了探索研究,讨论了空燃比、进气间距及流量分配比等参数对沉积的影响。结果表明,随空燃比增大,沉积区域有一个明显的前移,空燃比对沉积的影响分... 详细信息

基于随机颗粒轨道模型和颗粒部分沉积模型,对二次进气固冲发动机补燃室壁面的粒子沉积进行了探索研究,讨论了空燃比、进气间距及流量分配比等参数对沉积的影响。结果表明,随空燃比增大,沉积区域有一个明显的前移,空燃比对沉积的影响分为两个阶段;进气间距对沉积的影响较复杂;流量分配比增大,沉积区域变化不大,但沉积总量增加。

关键词：二次进气固冲发动机补燃室粒子沉积数值模拟