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Numerical evaluation of acoustic characteristics and their damping of a thrust chamber using a constant-volume bomb model

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Chinese Journal of Aeronautics 2018年第3期31卷 470-480页

作者： jianxiu qin Huiqiang ZHANG Bing WANG School of Aerospaee Engineering Tsinghua University Beijing 100084 China

In order to numerically evaluate the acoustic characteristics of liquid rocket engine thrust chambers by means of a computational fluid dynamics method, a mathematical model of an artificial constant-volume bomb is proposed in this paper. A localized pressure pulse with a very high amplitude can be imposed on specified regions in a combustion chamber, the numerical procedure of which is described. Pressure oscillations actuated by the released constant-volume bomb can then be analyzed via Fast Fourier Transformation（FFT）, and their modes can be identified according to the theoretical acoustic eigenfrequencies of the thrust chamber. The damping performances of the corresponding acoustic modes are evaluated by the half-power bandwidth method. The predicted acoustic characteristics and their damping for a special engine combustor agree well with the experimental data, validating the mathematical model and its numerical procedures. A small-thrust liquid rocket engine chamber is then analyzed by the present model. The First Longitudinal（1L） acoustic mode can be excited easily and is hard to be damped. The axial position of the central constantvolume bomb has little influence on the amplitude and damping capacity of the First Radial（1R） and 1L acoustic modes. Tangential acoustic modes can only be triggered by an off-centered constant-volume bomb, among which the First Tangential（1T） mode is the strongest and regarded as the most harmful one. The amplitude of the 1L acoustic mode is smaller, but its damping factor is larger, as a constant-volume bomb is imposed approaching the injector face. These results are contributed to evaluate the acoustic characteristics and their damping of the combustion chamber.

关键词： Acoustic mode Constant-volume bomb Damping characteristics Damping factor Half-power bandwidth Pressure oscillation

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Numerical evaluation of acoustic characteristics of a thrust chamber with quarter-wave resonators

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Science China(Technological Sciences) 2021年第2期64卷 375-386页

作者： qin jianxiu ZHOU LiXin ZHANG HuiQiang WANG Bing China Academy of Aerospace Aerodynamics Beijing 100074China Xi’an Aerospace Propulsion Institute Xi’an 710100China School of Aerospace Engineering Tsinghua UniversityBeijing 100084China

Acoustic characteristics of a thrust chamber with quarter-wave resonators are numerically studied based on the unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes(URANS) method. Organized pressure disturbance model and constant-volume bomb model are applied as artificial disturbances to excite pressure oscillations in the chamber. Eigenfrequencies and amplitudes of acoustic modes of the chamber are obtained by fast fourier transform(FFT) analysis, while damping characteristics are evaluated by the half-power bandwidth method. Predicted damping capacities of the chamber with and without quarter-wave resonators agree well with experimental results. Pressure oscillations can be controlled by a quarter-wave resonator mainly through reducing the amplitude of target acoustic mode, rather than increasing damping capacity of the chamber. Major damping mechanism of the resonator is cutting down pressure peak of target acoustic mode and raising up its pressure trough(CPRT);therefore the amplitude of target acoustic mode is reduced significantly. Moreover, acoustic energy can be dissipated by vortex at the orifice and by viscosity on the surface of a resonator, which increase damping capacity of the chamber slightly. Under the condition with multi-modes pressure oscillations, a resonator can still suppress pressure oscillations of target acoustic mode through ***, it may enhance pressure oscillations of other modes due to redistribution of oscillation energy among all acoustic modes.

关键词： quarter-wave resonator eigenfrequency acoustic mode pressure oscillation damping capacity

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Analysis of solid particle clusters in coherent structures of turbulent channel flow

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Science China(Technological Sciences) 2013年第10期56卷 2525-2530页

作者： LU Hao WANG Bing ZHANG HuiQiang qin jianxiu WANG XiLin School of Aerospace Tsinghua University

A particle-laden turbulent channel flow is investigated to study particle clusters in large-scale turbulent coherent structures. The fluid phase is calculated by large eddy simulation and particles are tracked using Lagrangian trajectory method. The flow Reynolds number is 180 based on the friction velocity and half-width of the channel. The particle is lycopodium with St=0.93 which may well follow the fluid phase. The mean and fluctuating velocities of both two phases are obtained, which are in good agreement with previous data. The strongest accumulations of particles in low-speed streak structures are observed at y~=l 1.3. Moreover, once particles are captured in low-speed streaks, most of them will reside there for a long period. Particles clustered in low-speed streaks obtain smaller instantaneous wall-normal and spanwise velocities than those out of there, which induce a larger particle flux into low-speed streaks than that out of there. The study is important for understanding particle dispersion mechanisms in gas-particle turbulent channel flows.

关键词： particle cluster preferential concentration low-speed streak coherent structure large eddy simulation Lagrangiontrajectory method

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受限空间中斜爆震波波系结构及其演化

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推进技术 2024年第2期45卷 86-96页

作者：覃建秀朱德华中国航天空气动力技术研究院北京100074

为了研究真实发动机中受限空间内斜爆震波的宏观波系结构,采用欧拉方程结合详细反应机理的数值模拟方法,开展了受限空间的斜爆震波的数值模拟,分析了不同转折角下斜爆震波波系结构及其演化过程。结果表明,在上壁面转折处膨胀波的影响下... 详细信息

为了研究真实发动机中受限空间内斜爆震波的宏观波系结构,采用欧拉方程结合详细反应机理的数值模拟方法,开展了受限空间的斜爆震波的数值模拟,分析了不同转折角下斜爆震波波系结构及其演化过程。结果表明,在上壁面转折处膨胀波的影响下,斜爆震波反射形成的马赫杆在前移过程中衰减,最终会在上扩张壁面附近形成高温回流区和低温三角区的稳定结构,三角区由转折处波系、回流区和下游斜爆震波组成。随转折角增大,最终在转折处点处依次形成激波、弱压缩波和膨胀波,与斜爆震波相交,交点下游的斜爆震波衰减,在末端出现解耦现象。

关键词：斜爆震波波系结构受限空间演化过程膨胀波

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推力室状态对其声学振型及其阻尼特性的影响

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航空动力学报 2020年第11期35卷 2449-2455页

作者：覃建秀张会强中国航天科技集团有限公司中国航天空气动力技术研究院北京100074 清华大学航天航空学院北京100084

为确定工程中冷态条件下获得的推力室声学特性能否表征真实条件下的声学特性,研究了冷态无流动、热态气相流动和湍流两相燃烧三种状态下推力室声学振型及其阻尼特性。在推力室稳态流场中的有限区域施加数值定容弹,激发其具有多模态声学... 详细信息

为确定工程中冷态条件下获得的推力室声学特性能否表征真实条件下的声学特性,研究了冷态无流动、热态气相流动和湍流两相燃烧三种状态下推力室声学振型及其阻尼特性。在推力室稳态流场中的有限区域施加数值定容弹,激发其具有多模态声学振型的大幅值压力振荡,采用衰减时间和半带宽来定量评价所激发的不同声学振型压力振荡衰减快慢,进而获得其阻尼特性。在相同过载比的数值定容弹激励下,在冷态条件下能激发包含更多声学振型压力振荡,且该振荡衰减时间更长,相同振型压力振荡衰减比热态条件下慢。在冷态条件下,一阶切向振型振幅最大,为最容易被激发声学振型;一阶纵向振型半带宽最小,为最难衰减的振型。在热态条件下,一阶纵向振型为最容易激发声学振型,也为最难衰减声学振型。从所激发的主要振型及其相对衰减的快慢来看,冷态条件下获得的声学特性能够表征真实条件下的推力室的声学特征。

关键词：推力室数值定容弹压力振荡声学振型阻尼特性

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基于单周控制有源箝位正激变换器的设计

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科技管理研究 2010年第18期30卷 239-242页

作者：秦俭修广西交通运输学校广西南宁530007

参阅国内外大量文献,对正激变换器的工作原理、电路特性、存在的缺点进行了分析,在此基础上提出一种单周控制有源箝位正激变换器,在控制方面采用单周控制PWM技术来实现对电路的控制。理论分析和实验结果都验证了该控制方法及变换器电路... 详细信息

参阅国内外大量文献,对正激变换器的工作原理、电路特性、存在的缺点进行了分析,在此基础上提出一种单周控制有源箝位正激变换器,在控制方面采用单周控制PWM技术来实现对电路的控制。理论分析和实验结果都验证了该控制方法及变换器电路的正确性,表明基于单周控制有源箝位正激变换器是一种有前途的技术。

关键词：单周控制正激变换器零电压开关

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遗传算法求解一阶常微分方程的数值解

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科技传播 2010年第16期2卷 118-119页

作者：秦俭修广西交通运输学校广西南宁530007

由于几个经典的求一介常微分方程数值解的算法存在精确度不高,或者步长难以选择的特点,提出了用遗传算法求解的方法。随机生成种群,根据设定的适应度自动调节步长,经过多次迭代最终达到较精确的值。数值实验表明,该算法有效。

关键词：步长误差遗传算法积分

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改进WFQ算法在列车网络调度中的应用研究

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计算机应用研究 2019年第11期36卷 3302-3305页

作者：秦剑秀宋建霖戴小文西南交通大学电气工程学院

随着我国轨道交通迅猛发展,基于TCN的列车网络已经不能满足列车数据传输业务的需求,列车控制与服务网络TCSN应运而生。针对列车数据传输业务研究了基于综合服务模型的列车通信网络,建立了四类列车业务流量模型,分析了网络分组的加权公... 详细信息

随着我国轨道交通迅猛发展,基于TCN的列车网络已经不能满足列车数据传输业务的需求,列车控制与服务网络TCSN应运而生。针对列车数据传输业务研究了基于综合服务模型的列车通信网络,建立了四类列车业务流量模型,分析了网络分组的加权公平队列调度算法(WFQ),设计了基于服务分类和带宽分配的加权公平队列调度算法(SCBAWFQ),并且利用仿真软件对恒定数据流和突发数据流分别在WFQ与SCBAWFQ算法下的时延进行了仿真与分析,仿真结果证明改进算法在降低实时业务流延时方面有很好的效果,SCBAWFQ算法既保持了WFQ算法的公平性又满足实时业务服务质量的需求。

关键词：列车控制与服务网络调度算法 SCBAWFQ算法网络仿真

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癫痫持续状态患者的舒适护理

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中国民族民间医药 2009年第18期18卷 146-147页

作者：秦健秀蒲晓波杨钰绵阳第三人民医院神经内科四川绵阳621000

目的:探讨舒适护理应用于癫痫持续状态患者的作用,提高护理质量。方法:选择62例癫痫持续状态患者,按随机分配的原则分为实验组和对照组(分别为30例、32例),对照组给予常规护理,实验组除常规护理外给予舒适护理管理,观察两组外伤并发症... 详细信息

目的:探讨舒适护理应用于癫痫持续状态患者的作用,提高护理质量。方法:选择62例癫痫持续状态患者,按随机分配的原则分为实验组和对照组(分别为30例、32例),对照组给予常规护理,实验组除常规护理外给予舒适护理管理,观察两组外伤并发症及病人满意度。结果:实验组病人外伤发生率明显低于对照组(P<0.05),病人满意度有明显提高。结论:舒适护理同样适用于癫痫持续状态患者,它可提高护理质量,减少癫痫发作时的并发症,促进疾病康复。

关键词：癫痫持续状态舒适护理

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胰岛素联合双氧水与百多邦治疗糖尿病压疮

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中国民族民间医药 2009年第16期18卷 134-135页

作者：秦健秀李敬李碧蓉绵阳市第三人民医院神经内科四川绵阳621000

目的:探讨胰岛素联合双氧水与百多邦治疗糖尿病压疮的效果。方法:将63例糖尿病压疮患者随机分为观察组和对照组,对照组31例,观察组32例。对照组按常规给予换药和局部胰岛素治疗,观察组在对照组的基础上加用双氧水和百多邦治疗,观察两组... 详细信息

目的:探讨胰岛素联合双氧水与百多邦治疗糖尿病压疮的效果。方法:将63例糖尿病压疮患者随机分为观察组和对照组,对照组31例,观察组32例。对照组按常规给予换药和局部胰岛素治疗,观察组在对照组的基础上加用双氧水和百多邦治疗,观察两组压疮愈合情况。结果:观察组总有效率100%,其痊愈率62.8%,优于对照组的36.1%,观察组疗效明显优于对照组(P<0.05)。结论:胰岛素联合双氧水与百多邦治疗糖尿病压疮疗效明显,能缩短压疮治疗时间,减轻患者痛苦,提高生活质量,值得推广。

关键词：糖尿病压疮胰岛素双氧水百多邦

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