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Φ50mm口径气体炮炮口制退器的设计与效率分析

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兵器装备工程学报 2024年第1期45卷 123-128页

作者：张浩陈万华张代贤廖国柔马国鹭中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000 西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室四川绵阳621010

针对气体炮发射过程中受后坐力作用影响瞄准精度的问题,基于兵器标准推荐数值确定了炮口制退器的主要尺寸参数及其变动范围,设计了适用于Φ50 mm口径的一级气体炮反作用式炮口制退器,理论分析了制退器的制退效率,获得了高压气室压力、... 详细信息

针对气体炮发射过程中受后坐力作用影响瞄准精度的问题,基于兵器标准推荐数值确定了炮口制退器的主要尺寸参数及其变动范围,设计了适用于Φ50 mm口径的一级气体炮反作用式炮口制退器,理论分析了制退器的制退效率,获得了高压气室压力、弹体质量、侧孔倾角以及侧孔直径等试验参数对制退效率的影响,并通过有限元流场仿真验证了制退效率,该方法和制退器的结构形式为其他应用场景的气体炮炮口制退器的设计提供了参考。

关键词：气体炮制退器制退效率侧孔倾角流场形态

滤料粒径对BAF小尺度下流场形态及挂膜速度的影响

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环境科学学报 2015年第5期35卷 1426-1434页

作者：王丽王丽杰王琳霍玉鑫李浩然哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001 中国海洋大学环境科学与工程学院青岛266100

为探讨颗粒粒径对曝气生物滤池(BAF)运行效果的影响,采用数值模拟和实验研究方法分析了滤料粒径对曝气生物滤池流场形态及挂膜速度的作用机理.选用5个颗粒尺寸结构空间作为计算区域,利用Fluent软件对相同颗粒间隙、不同颗粒粒径下BAF小... 详细信息

为探讨颗粒粒径对曝气生物滤池(BAF)运行效果的影响,采用数值模拟和实验研究方法分析了滤料粒径对曝气生物滤池流场形态及挂膜速度的作用机理.选用5个颗粒尺寸结构空间作为计算区域,利用Fluent软件对相同颗粒间隙、不同颗粒粒径下BAF小尺度下的流场形态进行模拟分析,并通过对3种粒径下流线图、速度矢量图、压力分布及湍流强度变化的对比分析,发现颗粒粒径为3 mm时流场形态最好,最有利于气水混合及氧传质的进行.同时,为验证模拟结果的正确性,对同种材质、相同运行条件下3种不同颗粒粒径进行挂膜速度对比,通过考察挂膜启动28 d的COD去除率变化及污泥生物量的对比分析,发现颗粒粒径为3 mm时,运行最为稳定,系统运行第16 d时就达到了80%的COD去除效率.

关键词：滤料粒径曝气生物滤池小尺度数值模拟流场形态挂膜速度

利用CFD方法优化沼气发酵罐内流场形态的研究综述

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中国沼气 2018年第4期36卷 23-28页

作者：黄如一赵鑫李江熊霞郭亭薛庆文罗涛龙恩深梅自力农业部沼气科学研究所农业部农村可再生能源开发利用重点实验室四川成都610041 四川省农村能源办公室四川成都610041 四川大学建筑与环境学院四川成都610065 乐山市农业科学研究院四川乐山614000 成都建筑工程集团总公司四川成都610000

料液搅拌是现代沼气工程不可或缺的附属工艺,能够大幅提升发酵效率。利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法模拟计算料液在厌氧消化罐内的流动过程,可以得到流场分布图,实现流场可视化,根据图形识别流场形态的特点... 详细信息

料液搅拌是现代沼气工程不可或缺的附属工艺,能够大幅提升发酵效率。利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法模拟计算料液在厌氧消化罐内的流动过程,可以得到流场分布图,实现流场可视化,根据图形识别流场形态的特点和缺陷,优化设计搅拌形式和运行参数。近年来,利用CFD方法模拟沼气发酵料液搅拌的研究,在优化设计罐型、搅拌形式、搅拌运行参数、料液混合方式等方面都取得了极大进展,提升了沼气科学研究的层次,是沼气科学发展史上的一个重要阶段,并代表了未来的发展方向,文章综述了该阶段的研究进展。

关键词：料液搅拌流场形态 CFD模拟综述

利用CFD工具优化设计沼气工程流场形态的方法研究

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中国沼气 2018年第1期36卷 87-93页

作者：冯琳郭亭赵鑫罗涛梅自力龙燕黄如一成都农业科技职业学院四川成都611130 四川省农村能源办公室四川成都610041 乐山市农业科学研究院四川乐山614000 农业部沼气科学研究所农业部农村可再生能源开发利用重点实验室四川成都610041

掌握、优化流态,可以显著提高沼气工程的厌氧发酵效率。计算机数值模拟计算方法是当前分析研究流场形态的常用方法,非常适用于处于严格密闭状态下的沼气发酵料液流场形态分析。文章以1个模拟建立的小型沼气厌氧发酵罐的清水工况为例,通... 详细信息

掌握、优化流态,可以显著提高沼气工程的厌氧发酵效率。计算机数值模拟计算方法是当前分析研究流场形态的常用方法,非常适用于处于严格密闭状态下的沼气发酵料液流场形态分析。文章以1个模拟建立的小型沼气厌氧发酵罐的清水工况为例,通过计算流体动力学(CFD)软件构建发酵罐的内部流场进行模拟计算分析,阐述底部进水和分散式出口两种整流布水工艺的流体力学原理,介绍了利用CFD软件优化设计沼气料液流场的方法。

关键词：沼气流场形态 CFD 数值模拟设计

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一级气体炮制退器的流场分析及其效率测试

高压物理学报 2023年第2期37卷 22-29页

作者：廖国柔马国鹭张浩陈万华宗建宇李中杨西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室四川绵阳621010 中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000

针对口径为50 mm的一级气体炮制退器,基于三维非定常Navier-Stokes方程,结合多区域动网格技术,对侧孔倾角为120°、孔径为16 mm的制退器流场形态进行了数值模拟,分析了发射压力对冲击波形成、发展和衰减的变化规律以及制退效率的影响。... 详细信息

针对口径为50 mm的一级气体炮制退器,基于三维非定常Navier-Stokes方程,结合多区域动网格技术,对侧孔倾角为120°、孔径为16 mm的制退器流场形态进行了数值模拟,分析了发射压力对冲击波形成、发展和衰减的变化规律以及制退效率的影响。搭建了一级气体炮发射平台,并进行了制退效率测试。实验结果表明:模拟计算得到的一级气体炮制退器的制退效率与实验结果的最大相对偏差小于1.25%,制退器的流场动态发展与实验结果高度一致;制退效率随发射压力的升高呈线性增大,对于侧孔倾角为120°、孔径为16 mm的制退器,当发射压力由5 MPa提升至10 MPa时,制退效率由4.87%提高至12.71%。

关键词：炮口制退器冲击波流场形态制退效率

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一级气体炮制退效率分析及实验测试

一级气体炮制退效率分析及实验测试

作者：廖国柔西南科技大学

学位级别：硕士

气体炮是利用突然喷射的高压气流推动弹体在炮管内瞬间加速的试验装置,在弹体飞离炮口后随着炮管内高压气体快速膨胀喷出产生强大的冲击力,对发射系统的支撑结构产生危害。而安装炮口制退器可以降低气体炮发射时所受后坐力以及减缓对炮... 详细信息

气体炮是利用突然喷射的高压气流推动弹体在炮管内瞬间加速的试验装置,在弹体飞离炮口后随着炮管内高压气体快速膨胀喷出产生强大的冲击力,对发射系统的支撑结构产生危害。而安装炮口制退器可以降低气体炮发射时所受后坐力以及减缓对炮架的设计载荷,为气体炮的瞄准精度提供了保障。基于此,本文设计了一种适用于一级气体炮的反作用式炮口制退器,从理论分析、流场仿真和实验测试三方面对炮口制退器的性能——制退效率与流场的变化机理进行了深入研究,具体的研究内容如下:根据兵器行业标准与制退器设计准则设计了一种侧孔倾角为120°,侧孔直径为16mm的一级气体炮制退器结构模型,基于美国工程设计手册法和内弹道理论建立了一级气体炮制退器效率的理论方程,分析了高压气室初始压力、高压气室容积、弹体质量、侧孔倾角以及侧孔直径等关键参数对制退效率的影响。基于三维非定常Navier-Stokes方程与标准的k-ε湍流模型,结合动态网格分层技术,利用Fluent软件数值模拟了有/无炮口制退器后效期的气流冲击波的形成、发展和衰减的变化机理,分析了有/无制退器时对一级气体炮后坐力的影响,并计算了制退效率;同时,仿真分析了制退器的侧孔倾角、侧孔直径以及初始压力等关键参数对气流冲击波的影响,得到了不同结构参数下的制退效率。搭建了一级气体炮发射系统实验测试平台,进行了炮口制退器流场特性及制退效率的实验测试。通过三轴加速度传感器采集初始压力为5MPa、7MPa、10MPa时有/无制退器的瞬时加速度值,并利用改进的后坐阻力法对制退效率进行了计算。采用高速成像系统拍摄了发射时制退器口部的气流变化,与数值模拟的流场特性和制退效率进行了对比验证。结果表明:制退效率的测试结果与仿真结果高度吻合,效率的最大偏差值小于1.25%,能够有效的降低后坐力实现一级气体炮的制退。同时,一级气体炮制退器仿真计算的流场变化规律与试验测试结果具有一致性,表明仿真计算模型能够精准描述一级气体炮制退器的流场动态变化趋势。综上所述,本文的研究方法为新型一级气体炮制退器的研制、仿真计算与实弹射击实验提供理论基础,具有重要的参考意义。

关键词：一级气体炮制退器流场形态冲击波制退效率 Fluent流场仿真

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平面气固撞击流周期振荡的模拟分析

化工学报 2013年第6期64卷 1907-1915页

作者：许宏鹏赵海波郑楚光华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074

由于喷嘴截面的高宽比远小于1,平面狭缝喷嘴撞击流可看作二维撞击流。采用欧拉双流体模型对二维气固撞击流进行数值模拟。模拟结果表明,当固相负载率m≤8.2,颗粒粒径为60μm≤dp≤175μm时,大间距的平面气固撞击流也出现了周期振荡。通... 详细信息

由于喷嘴截面的高宽比远小于1,平面狭缝喷嘴撞击流可看作二维撞击流。采用欧拉双流体模型对二维气固撞击流进行数值模拟。模拟结果表明,当固相负载率m≤8.2,颗粒粒径为60μm≤dp≤175μm时,大间距的平面气固撞击流也出现了周期振荡。通过分析射流轴线上不同位置的压力和速度的瞬时值和平均值,认为周期振荡是由于撞击面上压力释放和持续射流的共同作用导致。讨论了不同条件对振荡周期的影响:振荡周期随喷嘴间距或颗粒粒径的增加而增加;而随射流Reynolds数的增加或者固相负载率的增加而减小。

关键词：平面气固撞击流双流体模型振荡周期流场形态

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汽轮机切向进气蜗壳气动性能研究

西安交通大学学报 2020年第1期54卷 125-134页

作者：薛文松陈阳李军白昆仑田朝阳西安交通大学叶轮机械研究所西安710049 东方汽轮机有限公司产品研发中心四川德阳618000

采用实验测量和数值模拟的方法,研究了单独切向进气蜗壳和切向进气蜗壳耦合静叶结构的气动性能和流场特性。实验测量了3种出口马赫数下的单独切向进气蜗壳和4种进出口压比下的切向进气蜗壳耦合静叶结构的总压损失系数、出口气流角、质... 详细信息

采用实验测量和数值模拟的方法,研究了单独切向进气蜗壳和切向进气蜗壳耦合静叶结构的气动性能和流场特性。实验测量了3种出口马赫数下的单独切向进气蜗壳和4种进出口压比下的切向进气蜗壳耦合静叶结构的总压损失系数、出口气流角、质量流量。采用数值求解三维RANS和SST湍流模型分析了实验测量的切向进气蜗壳的流场形态。数值模拟得到的气动参数值与实验值吻合良好,验证了数值方法的可靠性。结果表明:单独切向进气蜗壳与切向进气蜗壳耦合静叶结构的出口气流角的分布与大小基本上不随进气总压的增加而改变,出口气流角在152.0°左右,切向进气蜗壳耦合静叶结构的出口气流角在166.6°左右;与单独切向进气蜗壳相比,切向进气蜗壳耦合静叶结构的出口气流角沿周向的分布更为均匀;单独切向进气蜗壳和切向进气蜗壳耦合静叶结构的总压损失系数和质量流量随着进气总压的增加而增加,单独切向进气蜗壳的总压损失系数由0.73%增加到1.64%,切向进气蜗壳耦合静叶结构的总压损失系数由0.82%增加到2.66%。研究工作可为汽轮机切向进气蜗壳的设计和性能分析提供参考。

关键词：汽轮机切向进气蜗壳气动性能流场形态

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喷管尺寸对水下喷气噪声特性影响的研究

工程热物理学报 2011年第6期32卷 949-952页

作者：郝宗睿王乐勤吴大转戴维平浙江大学化工机械研究所杭州310027

水下排气噪声是一些水下武器的主要噪声源之一,其排放系统管路的喷口参数对喷气产生的辐射噪声有重要影响,特别是对喷口附近气液两相流动产生的噪声有较大影响。为了研究不同喷口结构对水下喷射流场形态和辐射噪声特性的影响,本文对3种... 详细信息

水下排气噪声是一些水下武器的主要噪声源之一,其排放系统管路的喷口参数对喷气产生的辐射噪声有重要影响,特别是对喷口附近气液两相流动产生的噪声有较大影响。为了研究不同喷口结构对水下喷射流场形态和辐射噪声特性的影响,本文对3种不同直径喷管进行多种工况下的水下喷气噪声试验,并观测了喷气形成的两相流场,研究发现在射流状态下喷管直径对空穴大小影响较大;流场形态由气泡流态转化为射流流态后,中高频段内的声压非线性增大;相同的射流韦伯数下,小直径的喷管能够抑制气泡噪声的产生。

关键词：水下喷射流场形态声压级韦伯数