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微喷管流场及其推力性能数值模拟

宇航学报 2006年第4期27卷 720-725页

作者：张先锋刘明侯张根陈义良中国科学技术大学热科学和能源工程系合肥230027

采用连续介质模型和分子运动模型系统地研究了二维微喷管内的流场及推力特性,重点考察了连续介质模型的适用性、微喷管工作条件和几何结构对流场结构和喷管性能的影响。研究结果表明,在努森数不大时,两种方法的结果基本符合。当努森数大... 详细信息

采用连续介质模型和分子运动模型系统地研究了二维微喷管内的流场及推力特性,重点考察了连续介质模型的适用性、微喷管工作条件和几何结构对流场结构和喷管性能的影响。研究结果表明,在努森数不大时,两种方法的结果基本符合。当努森数大于0.045时,连续介质模型与分子运动模型模拟结果差异较大。微喷管的推力和喉部雷诺数与喷管的入口压力、喉部宽度近似成线性变化;微喷管收缩角、扩张角给定时,其扩张段的长度仅影响推进性能,对流场结构影响较小。在喉部尺寸和扩张比一定时,扩张角为22度的微喷管推进性能最佳。

关键词：微喷管连续介质模型分子运动模型 DSMC方法推力性能

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空化工况下喷水推进器推力性能计算

华中科技大学学报（自然科学版） 2013年第10期41卷 100-104页

作者：丁江明武汉理工大学交通学院湖北武汉430063 海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033

提出了将喷水推进泵空化性能数据与喷水推进控制方程相结合,来求取喷水推进器推力特性的理论计算方法.首先,将泵的流量、扬程和功率转换成无量纲形式后与空化数一起来统一描述泵的空化性能;然后,采用人工神经网络方法对具有强烈非线性... 详细信息

提出了将喷水推进泵空化性能数据与喷水推进控制方程相结合,来求取喷水推进器推力特性的理论计算方法.首先,将泵的流量、扬程和功率转换成无量纲形式后与空化数一起来统一描述泵的空化性能;然后,采用人工神经网络方法对具有强烈非线性特征的离散的空化性能数据进行插值扩充来满足推力计算对泵空化性能数据连续取值的需求.在此基础上,迭代求解喷水推进控制方程组,并调用泵的空化性能数据来求取喷水推进器的推力随航速和输入功率的变化特性.基于上述方法运用Matlab/Simulink程序对某型喷水推进器的推力特性进行了仿真计算.计算结果显示:喷水推进器的推力性能与泵的空化性能具有紧密的关联性,推力性能图中大功率、低航速工况下推力曲线下弯的区域对应了喷水推进泵出现严重空化的工况.

关键词：船舶喷水推进空化推力性能计算方法

一种基于PIV的超声速尾喷管推力性能重构测量技术的实验验证

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航空学报 2024年

作者：田杰徐惊雷周骏飞蔡乐刘顺南京航空航天大学能源与动力学院南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室江苏大学能源与动力工程学院

传统的天平测力系统只能测量整体载荷而无法解耦单个部件贡献，这限制了对气动载荷背后的流动机理的探索。随着粒子图像测速技术（PIV）的发展，提出了一种基于PIV的气动载荷测量技术，通过重构压力、密度等多物理场，实现气动载荷的间... 详细信息

传统的天平测力系统只能测量整体载荷而无法解耦单个部件贡献，这限制了对气动载荷背后的流动机理的探索。随着粒子图像测速技术（PIV）的发展，提出了一种基于PIV的气动载荷测量技术，通过重构压力、密度等多物理场，实现气动载荷的间接测量。但是传统的压力场重构方法应用于超声速流场时性能严重降低，限制了重构测量方法在超声速喷管中的应用。为解决上述问题，提出了一种基于流通矢量分裂（FVS）技术的超声速压力场重构方法，并建立了一套基于PIV的超声速喷管的推力性能测量方案。通过开展直连式喷管风洞PIV实验，重构了典型工况下喷管内流场的多物理场以及流量、推力、升力等气动性能参数。评估结果表明，基于FVS方法计算的重构数据拥有更高的精度以及良好的自洽性，满足流量、动量守恒规律，即使是复杂的过膨胀工况下推力和升力的相对误差仅为-1.70%和0.60%，激波后壁面压力的局部误差均低于3%，优于传统的Poisson法和空间积分法。因此，实验结果验证了基于PIV的超声速喷管推力性能重构测量方法的可行性以及高精度，可以为传统天平测力结果提供有效的数据补充。

关键词：粒子图像测速超声速流动压力场重构单边膨胀喷管推力性能

水工质微波等离子推力器喷管流场及推力性能研究

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科学技术与工程 2012年第2期20卷 373-376,380页

作者：邢鹏涛毛根旺陈茂林张斌孙子杰西北工业大学燃烧流动与热结构国防科技重点实验室西安710072

采用Delaunay方法生成三角形单元的非结构网格离散计算区域,利用格心有限体积法对水工质微波等离子推力器喷管流场和推力性能进行了数值模拟。揭示了水工质微波等离子推力器喷管的流动规律。研究结果表明:在喷管入口压强为0.35 MPa时,... 详细信息

采用Delaunay方法生成三角形单元的非结构网格离散计算区域,利用格心有限体积法对水工质微波等离子推力器喷管流场和推力性能进行了数值模拟。揭示了水工质微波等离子推力器喷管的流动规律。研究结果表明:在喷管入口压强为0.35 MPa时,增加工质气体的总温,可以提高推力器的比冲,同时推力的变化很小。在收敛角和扩张角不变的情况下减小喷管喉径,能够略微提高推力器的比冲。而推力器腔体内压强变化很大。保持喷管喉径和出口直径不变,在喷管扩张半角从10°增大到40°的过程中,推力器的比冲和推力先增大后减小;扩张半角为17°时,推力器性能最佳。

关键词：非结构网格水工质微波等离子推力器喷管推力性能数值模拟

基于Attention-BiGRU方法的双边动磁式永磁同步直线电机推力性能提升研究

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基于Attention-BiGRU方法的双边动磁式永磁同步直线电机推力性能...

作者：谢林通合肥工业大学

学位级别：硕士

永磁同步直线电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)因其拓扑结构简单,动态响应速度快,行程距离长,定位精度高,加速度大等优点,被广泛应用于高端精密数控机床。传统的长行程驱动机床采用的动圈式直线电机中,用于约束... 详细信息

永磁同步直线电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)因其拓扑结构简单,动态响应速度快,行程距离长,定位精度高,加速度大等优点,被广泛应用于高端精密数控机床。传统的长行程驱动机床采用的动圈式直线电机中,用于约束电源线和信号线的拖链不仅增加了负载扰动,同时限制了电机的行程距离。因此,本文基于模块化拓扑结构,提出了一种适用于长行程驱动的无托链高精密直线电机,动磁式永磁同步直线电机(moving magnet type-PMLSM,MMT-PMLSM),为了解决电枢绕组中铁芯的存在带来的推力波动和涡流损耗等问题,提升电机的动态性能,需要对电机性能解析模型的分析,典型性样本空间的建立,高精度多物理场映射模型的建立以及全局最优结构参数组合的获取等核心问题展开深入研究。首先,基于等效磁化强度法和等效面电流法,分别解析了永磁体的励磁磁场和电枢绕组的反应磁场,引入了许克变换推导出气隙磁场分布函数,最终得到了电机空载反向感应电动势和电磁推力的解析模型,定性分析了结构参数与推力性能之间的变化趋势。其次,基于初始结构参数,建立了MMT-PMLSM的有限元模型,初步确立了电机关键零部件结构参数的取值范围。基于蒙特卡洛采样获取了包含结构参数和推力性能的样本空间,采用Sobol敏感性分析法提前确定不敏感参数以降低样本空间的维度,基于全因子设计方法,对高敏感度的结构参数在取值范围内建立了样本空间,为后续建立高精度的回归代理模型提供数据支撑。再次,引入了双向门控循环神经网络算法,建立了映射结构参数和推力性能关系的高精度回归代理模型,在敏感性分析的基础上,引入了注意力机制改进回归网络模型,提升了回归拟合精度,以推力最大化和推力波动最小化为优化目标,引入并改进了灰狼群体智能优化算法进行反向迭代寻优,获取全局最优性能参数对应的结构参数组合,通过仿真实验进行了优化前后电机的推力性能对比,验证了所提优化设计方法的正确性和有效性。最后,根据优化后的结构参数制造了样机,搭建了基于c SPACE控制器的MMT-PMLSM运动控制平台,分别获取了空载反向感应电动势和负载条件下的推力输出曲线,分析实验结果中的不足及其产生的原因,再次验证了本文所提电机优化设计策略的可靠性。

关键词：动磁式永磁同步直线电机敏感性分析灰狼优化算法推力性能

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弹壁开孔对反推发动机推力性能影响分析

弹箭与制导学报 2021年第1期41卷 44-47页

作者：刘沛田凌寒李耿余文学西安航天动力技术研究所固体火箭发动机燃烧、热结构与内流场国防科技重点实验室西安710025

为研究弹壁开孔对反推发动机推力性能的影响规律,文中对反推发动机内流场进行了数值仿真分析,获取并对比了不同弹壁开孔条件下反推发动机的推力性能。对比分析结果表明,当喷管出口面与弹壁内侧齐平时,弹壁直开孔会大幅降低反推发动机推... 详细信息

为研究弹壁开孔对反推发动机推力性能的影响规律,文中对反推发动机内流场进行了数值仿真分析,获取并对比了不同弹壁开孔条件下反推发动机的推力性能。对比分析结果表明,当喷管出口面与弹壁内侧齐平时,弹壁直开孔会大幅降低反推发动机推力性能,在弹壁直开孔远端增加倒角可以有效减小反推发动机的推力性能损失;弹壁斜开孔可以提高反推发动机的推力性能。

关键词：反推发动机推力性能弹壁开孔

超燃冲压发动机在RJTF试验的推力性能真实程度

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飞航导弹 2004年第10期 48-56页

作者：陈延辉夏慧

在 Ma =4到Ma=8状态下 ,试验值与理论值相比较 ,证实超燃冲压发动机推力变化特性 (用推力性能符合度或符合系数来定义 )。带斜面发动机Ma=8试验中产生 2 15N推力 ,比较试验值与理论值 ,可确认推力符合度为5 1%。厚支板发动机 ,排除附面... 详细信息

在 Ma =4到Ma=8状态下 ,试验值与理论值相比较 ,证实超燃冲压发动机推力变化特性 (用推力性能符合度或符合系数来定义 )。带斜面发动机Ma=8试验中产生 2 15N推力 ,比较试验值与理论值 ,可确认推力符合度为5 1%。厚支板发动机 ,排除附面层 ,试验给出净推力为 5 6 0N ,其推力性能符合度为 92 % ,净推力符合度为 4 5 %。发动机燃烧引起的流动分离 (称为发动机不起动 )限制了推力。在Ma= 6和Ma =4试验状态中 ,通过附面层控制 ,可以改善起动特性。带有薄支板的发动机 ,在Ma =6试验中 ,通过附面层溢流可以增加一倍的推力 ,最大推力从 16 2 0N提高到 24 6 0N。在H2 化学恰当比状态下 ,推力性能符合度改进值为6 0 %。在Ma =4状态下 ,通过溢流和两级喷H2 ,净推力增加三倍。因此 ,推力性能符合度从 32 %增加到 5 5 %。要着重于研究改善所需的净推力特性。

关键词：超燃冲压发动机 RJTF试验推力性能真实程度试验设备飞行器

新型无铁芯永磁同步直线电机推力性能优化设计及试验

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西安工业大学学报 2022年第2期42卷 123-129页

作者：李博张君安李子昂刘波西安工业大学机电工程学院西安710021

为解决无铁芯永磁同步直线电机推力及推力波动问题,提出新型永磁体结构设计原理,建立物理模型,设计一种新型永磁体结构的无铁芯永磁同步直线电机,并对其结构参数进行优化。对新型磁极结构的磁场、直线电机的推力与推力波动进行有限元分... 详细信息

为解决无铁芯永磁同步直线电机推力及推力波动问题,提出新型永磁体结构设计原理,建立物理模型,设计一种新型永磁体结构的无铁芯永磁同步直线电机,并对其结构参数进行优化。对新型磁极结构的磁场、直线电机的推力与推力波动进行有限元分析,以推力不削弱、推力波动最小作为优化目标,进行电机推力性能优化。通过重复定位精度的测量,验证新型磁极阵列抑制推力波动的有效性。结果表明:文中所提出的新型磁极布置与常规磁极布置相比,提高了无铁芯永磁同步直线电机的推力、定位精度,并降低了其推力波动率。

关键词：永磁同步直线电机推力性能推力波动磁极阵列

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基于热力学分析的冲压发动机推力性能研究

技术与市场 2024年第10期31卷 36-39页

作者：薛园园赵振兴潘信予张万东赵运生太仓点石航空动力有限公司工程技术部江苏苏州215400

为了掌握不同参数对冲压发动机推力的影响,基于发动机热力循环分析程序对冲压发动机进行了推力特性研究,分析了进气道扩张段压比、燃烧效率、飞行高度、燃烧室进口马赫数、喷管面积比和燃烧室出口温度等发动机关键参数对发动机推力性能... 详细信息

为了掌握不同参数对冲压发动机推力的影响,基于发动机热力循环分析程序对冲压发动机进行了推力特性研究,分析了进气道扩张段压比、燃烧效率、飞行高度、燃烧室进口马赫数、喷管面积比和燃烧室出口温度等发动机关键参数对发动机推力性能的影响。结果显示:发动机热力循环分析程序能快速分析冲压发动机热力学,揭示气动参数对推力的影响;高燃烧效率与低飞行高度能够提升发动机推力性能;进气道压比、喷管面积比、燃烧室出口温度及燃烧室入口马赫数对推力性能的影响复杂,须结合发动机工作的具体情况进行分析。

关键词：气动性能冲压发动机推力性能

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