检索结果-南通市图书馆

基于旋转阀的固体火箭发动机燃烧室压强振荡特性

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兵工学报 2021年第1期42卷 33-44页

作者：席运志王宁飞李军伟张智慧北京理工大学宇航学院北京100081

针对基于旋转阀的固体推进剂压强耦合响应函数测试系统存在不易进行相位角测量、压强振荡及内流场分析的难点,设计一套旋转阀冷流实验系统,建立对应的压强振荡理论计算模型和三维瞬态内流场仿真模型,研究燃烧室压强振荡及其内流场特性... 详细信息

针对基于旋转阀的固体推进剂压强耦合响应函数测试系统存在不易进行相位角测量、压强振荡及内流场分析的难点,设计一套旋转阀冷流实验系统,建立对应的压强振荡理论计算模型和三维瞬态内流场仿真模型,研究燃烧室压强振荡及其内流场特性。开展不同排气频率的冷流实验和理论计算,并与仿真模型进行对比。结果表明:仿真计算中单个转子排气通道周期性摆动运动可代替多转子排气通道单向旋转运动,且误差小于1%;仿真计算获取的排气周期与实验对比的误差小于1.2%;对于压强峰-峰值,仿真比实验小且相差数值由20 Hz的0.019 MPa降低至300 Hz的0.001 MPa,验证了仿真模型的有效性;为后续研究旋转阀工作过程中燃烧室压强振荡及流场变化提供了新的思路和途径。

关键词：固体火箭发动机旋转阀压强振荡排气面积瞬态流场动网格

脉冲等离子体推力器等离子体电参数的计算方法

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高电压技术 2019年第5期45卷 1436-1442页

作者：程笑岩刘向阳 WilliamYeong Liang Ling 王宁飞北京理工大学宇航学院北京100081

脉冲等离子体推力器(pulsed plasma thruster,PPT)是一种结构简单、比冲高的电推进装置,可用于微小卫星的姿态控制、位置保持等。PPT等离子体的电参数(电阻、电感),可为PPT放电特性研究以及性能优化提供参考依据。文中采用电流分段拟合... 详细信息

脉冲等离子体推力器(pulsed plasma thruster,PPT)是一种结构简单、比冲高的电推进装置,可用于微小卫星的姿态控制、位置保持等。PPT等离子体的电参数(电阻、电感),可为PPT放电特性研究以及性能优化提供参考依据。文中采用电流分段拟合法计算电参数,与前人采用的特征值法相比,该方法充分利用了实验数据,并能计算得到电参数在放电过程中的变化。经计算对比验证可知,采用电流分段拟合法得到的等离子体电参数更为准确。计算结果表明:随着放电的进行,等离子体电阻增大,等离子体电感减小,且初始电压主要影响放电末期的电阻变化;在等离子体能量分布上,变化的等离子体电参数主要影响放电前期的磁能和放电后期的沉积能量。

关键词：脉冲等离子体推力器等离子体电参数特征值法分段拟合法能量分布

大气压射频感应等离子体热流场及涡流形态数值计算研究

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中国科学：技术科学 2023年第12期53卷 2151-2163页

作者：苗龙聂明卿白松宋家辉赵立群王晓宇王宁飞北京理工大学宇航学院北京100081

大气压射频热等离子体由于高比焓、低流速以及无电极污染,近年来广泛应用于粉末球化、耐烧蚀涂层喷涂和纳米粉体合成等领域.本文基于二维轴对称磁流体方程组,建立了大气压氩气射频热等离子体仿真模型,研究了不同工况和结构参数下放电管... 详细信息

大气压射频热等离子体由于高比焓、低流速以及无电极污染,近年来广泛应用于粉末球化、耐烧蚀涂层喷涂和纳米粉体合成等领域.本文基于二维轴对称磁流体方程组,建立了大气压氩气射频热等离子体仿真模型,研究了不同工况和结构参数下放电管内等离子体温度场、速度场以及焦耳热、辐射耗散和洛伦兹力分布特征.重点研究了放电高温区域前端涡流场的形态及其形成原因,讨论了两种不同涡流形态之间的转变条件,并计算了不同线圈功率、放电频率、中心管内径和出口位置条件下涡流形态转变所需的中心气体临界流量,研究结果为射频热等离子体工况参数的选取以及中心管粉末供给系统的设计提供了重要的理论依据.

关键词：射频热等离子体磁泵效应涡流形态临界流量中心气体

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T型燃烧器杯型装药结构设计及试验异常分析

固体火箭技术 2022年第2期45卷 308-315页

作者：王茹瑶徐博张焱李军伟王德友王宁飞北京理工大学宇航学院北京100081 中国航天科技集团有限公司四院四十一所西安710025

T型燃烧器是测量固体推进剂压力耦合响应函数的常用实验装置。为实现建压时间短暂、脉冲触发方式简便可靠的内弹道性能要求,基于考虑点火过程的内弹道计算程序进行了杯型装药结构设计,提供了具备系统性与通用性的T型燃烧器装药设计流程... 详细信息

T型燃烧器是测量固体推进剂压力耦合响应函数的常用实验装置。为实现建压时间短暂、脉冲触发方式简便可靠的内弹道性能要求,基于考虑点火过程的内弹道计算程序进行了杯型装药结构设计,提供了具备系统性与通用性的T型燃烧器装药设计流程,设计装药可用于测量固体推进剂压力耦合响应函数;同时,针对异常内弹道结果进行了分析与计算,对药筒结构进行了改进并完成了实验验证,试验结果与内弹道计算结果吻合较好;最后,通过理论计算分析了装药结构参数对内弹道曲线的影响,为后续加工提供了指导。计算结果表明,与杯部深度不同,杯壁厚度的微小变化会引起内弹道曲线的突变,因此在装药加工时,应对杯部内径的加工精度与尺寸公差有较高的要求。

关键词： T型燃烧器内弹道计算装药结构设计试验异常分析

喷注方式和骨架结构对骨架增强石蜡燃料燃烧影响的数值分析

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航空动力学报 2023年第6期38卷 1496-1505页

作者：夏寒青武毅王宁飞张子相杨钧森章帆北京理工大学宇航学院北京100081 中国航天科技集团有限公司西安航天动力研究所西安710100

针对聚合物骨架镶嵌石蜡固体燃料在固-液混合火箭发动机中的燃烧问题,开展螺旋型和六角型骨架增强石蜡燃料在直/旋流喷注固-气掺混燃烧器中的燃烧试验,利用CFD软件对燃烧过程进行数值仿真研究。对四种工况燃烧过程进行比较,分析骨架结... 详细信息

针对聚合物骨架镶嵌石蜡固体燃料在固-液混合火箭发动机中的燃烧问题,开展螺旋型和六角型骨架增强石蜡燃料在直/旋流喷注固-气掺混燃烧器中的燃烧试验,利用CFD软件对燃烧过程进行数值仿真研究。对四种工况燃烧过程进行比较,分析骨架结构和喷注方式对燃烧室内燃烧的影响。结果表明:骨架材料和石蜡基燃料退移速率差异较大,随着燃烧进行骨架结构逐渐凸显。湍流强度和燃料质量流量共同影响燃烧室温度,燃烧室温度随着燃烧进行呈波动下降趋势。旋流喷注工况的燃烧室温度高于直流喷注工况,燃烧室头部存在高温区,轴向温度分布较直流喷注更加均匀,而直流喷注中燃烧室中段存在温度激增。在直流喷注条件下,相较于六角型骨架,螺旋型骨架更能提高燃烧室湍流强度。在旋流喷注条件下,氧化剂旋流强度对湍流强度提升起主导作用,骨架结构影响较小。

关键词：航天推进固液混合火箭发动机骨架增强石蜡燃料湍流强度石蜡基燃料

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超声速流中湍流模型性能的数值研究

弹箭与制导学报 2014年第4期34卷 133-139页

作者：迟鸿伟魏志军李彪王宁飞北京理工大学宇航学院北京100081

针对三种二维后向台阶构型,对工程上常用的湍流模型在超声速流中对台阶后回流区分布、温度、速度、压力分布及重附距离的影响进行了研究。研究表明:对于捕获台阶后次级回流区,k-ωStandard、k-ωSST、RSM和SA四种湍流模型的性能较好。使... 详细信息

针对三种二维后向台阶构型,对工程上常用的湍流模型在超声速流中对台阶后回流区分布、温度、速度、压力分布及重附距离的影响进行了研究。研究表明:对于捕获台阶后次级回流区,k-ωStandard、k-ωSST、RSM和SA四种湍流模型的性能较好。使用k-kl-ω湍流模型有利于较准确的模拟温度分布。使用RSM模型有利于较准确的模拟速度分布。k-ωStandard、k-ωSST对唇口激波的捕获能力较强。对于压力分布的模拟,k-ωStandard,k-ωSST,SST-4eqn和RSM性能较好,k-ω家族性能较差。k-ωSST和k-ωRNG对重附点的捕获能力较强。k-ωSST在回流区分布、温度分布、速度分布、壁面压力、重附点捕获方面均表现了良好的性能。

关键词：超声速后向台阶湍流模型数值模拟

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横向过载下锥孔三维药柱的内弹道特性

兵工学报 2023年第7期44卷 1896-1907页

作者：田忠亮李军伟贺业许团委丁淼王宁飞北京理工大学宇航学院北京100081 中国航天科技集团有限公司第四研究院第四十一所燃烧、热结构与内流场重点实验室陕西西安710025

高空中作机动飞行的导弹易出现内弹道异常,严重时可能导致飞行任务失败。为了分析内弹道异常机理,对横向过载下发动机内弹道特性展开研究,进行过载下丁羟三组元推进剂燃速测量试验,建立过载下该推进剂燃速模型;基于此模型,模拟锥孔三维... 详细信息

高空中作机动飞行的导弹易出现内弹道异常,严重时可能导致飞行任务失败。为了分析内弹道异常机理,对横向过载下发动机内弹道特性展开研究,进行过载下丁羟三组元推进剂燃速测量试验,建立过载下该推进剂燃速模型;基于此模型,模拟锥孔三维药柱非均匀燃面退移,进行全程横向过载、短时恒定横向过载、短时振荡横向过载三种过载方式下发动机的内弹道特性研究。研究结果表明:横向过载会使燃烧室压强增加,绝热层暴露时间提前;振荡式过载产生的压强振荡频率与过载振荡频率一致;瞬间横向过载会使燃烧室压强发生跃迁,在100 g过载下,压强增加8%左右,过载消失,压强骤降;若受横向过载时间间隔一定,则导弹在压强稳定时做机动飞行更有利。

关键词：锥孔三维药柱燃速燃面退移横向过载内弹道

横向过载下气-粒两相流对固体火箭发动机点火过程影响

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兵工学报 2022年第8期43卷 1792-1807页

作者：官典郭亚雯李世鹏唐嘉宁王宁飞北京机电工程总体设计部北京100854 北京理工大学宇航学院北京100081 云南民族大学电气信息工程学院云南昆明650500

固体火箭高速自旋诱发的过载环境会引起燃烧室内流动、传热和燃烧耦合关系的改变,致使发动机点火特性区别于常规点火,对点火可靠性和弹体安全产生潜在威胁。为了研究过载下固体火箭发动机点火过程特性,建立耦合颗粒惯性过载场、颗粒碰... 详细信息

固体火箭高速自旋诱发的过载环境会引起燃烧室内流动、传热和燃烧耦合关系的改变,致使发动机点火特性区别于常规点火,对点火可靠性和弹体安全产生潜在威胁。为了研究过载下固体火箭发动机点火过程特性,建立耦合颗粒惯性过载场、颗粒碰撞推进剂增强传热、推进剂侵蚀/过载耦合燃烧、流场惯性过载场效应的综合点火模型。对不同横向过载方向、大小以及颗粒粒径下点火过程进行计算,给出了动态气-粒分布特征,分析了颗粒粒径与过载大小对点火峰值压力p_(max)、点火滞后时间ξ_(1)、火焰传播时间ξ_(2)和火焰填充时间ξ_(3)的影响规律。研究结果表明:点火过程中过载方向引发气-粒分布规律存在明显差异,进而影响推进剂传热与内弹道在时域的缩短规律;相同过载环境下,粒径减小,点火滞后时间ξ_(1)和火焰传播时间ξ_(2)缩短,而对火焰填充时间ξ_(3)的影响基本可以忽略;在大长径比发动机中,点火颗粒粒径不变,点火延迟时间ξ随过载增加而缩短。

关键词：固体火箭发动机横向过载颗粒碰撞传热数值计算点火建压

同轴管甲烷逆流燃烧器中火焰结构与燃烧稳定性

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化工学报 2016年第9期67卷 3590-3597页

作者：黄景怀李军伟陈新建魏志军王宁飞北京理工大学宇航学院北京100081

用骨架反应机理对同轴管甲烷逆流燃烧器进行分析能够很好地了解火焰结构与燃烧器内的温度分布,并得到各处的火焰拉伸率及相关参数。随着空气流量(QA)的增加,火焰形状由扁平型变化为弯曲型,并逐渐将内管管口包覆,火焰厚度逐渐减小。当量... 详细信息

用骨架反应机理对同轴管甲烷逆流燃烧器进行分析能够很好地了解火焰结构与燃烧器内的温度分布,并得到各处的火焰拉伸率及相关参数。随着空气流量(QA)的增加,火焰形状由扁平型变化为弯曲型,并逐渐将内管管口包覆,火焰厚度逐渐减小。当量比(ER)较大时,火焰附近温度与物质的分布较为稀疏,而ER较小时,其分布较为紧密。内管壁面上热通量Hf随着的QA增加而逐渐加强;总的传热量H在QA=2540 ml·min^(-1)达到最大。当ER≥3.00时,火焰拉伸率k开始时缓慢变化,在越过燃烧器内管边缘后快速增加,但最终不大于65 s^(-1)。在ER<1.00时,火焰呈弯曲状,长度较长,k值变化剧烈,最大可以达到638 s^(-1),并在火焰末端k值变为负数,最小值为-262 s-1。

关键词：甲烷数值模拟传热逆流燃烧状态火焰拉伸率