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宽工作范围诱导轮空化不稳定及抑制

力学学报 2024年

作者：项乐许开富陈晖谭永华李雨濛林荣浩西安航天动力研究所航天液体动力全国重点实验室航天推进技术研究院

涡轮泵是液体火箭发动机的心脏，在特定工况下其内部会发生空化不稳定现象，导致涡轮泵振动量级大幅增加，严重影响发动机整机工作可靠性。以决定涡轮泵抗空化能力的关键部件诱导轮为研究对象，利用空化可视化实验和数值仿真对其内部空... 详细信息

涡轮泵是液体火箭发动机的心脏，在特定工况下其内部会发生空化不稳定现象，导致涡轮泵振动量级大幅增加，严重影响发动机整机工作可靠性。以决定涡轮泵抗空化能力的关键部件诱导轮为研究对象，利用空化可视化实验和数值仿真对其内部空化流动特性进行深入分析，获得60%～120%设计点流量范围完整空化性能曲线，提出一种基于壳体改进的旋转空化抑制措施，并揭示抑制机理，结果表明：该型诱导轮抗空化能力随流量降低逐渐增强，空化首先发生在泄漏涡中，随空化数降低，泄漏涡空化逐渐沿吸力面向下游发展，影响相邻叶片冲角，在小流量范围诱发显著的1.2倍叶轮转频超同步旋转空化现象，直至空化延伸至叶片流道出口，导致扬程断裂；在叶尖前缘壳体设置台阶不会影响诱导轮稳态空化性能，但会改变泄漏涡空化的发展规律，使其呈现向上游摆动的趋势，削弱对相邻叶片冲角的影响，实现对全流量范围旋转空化的有效抑制。本文研究对于降低涡轮泵振动量级，进一步提升液体火箭发动机工作可靠性有一定指导意义。

关键词：涡轮泵空化不稳定数值仿真可视化实验抑制技术

AlH_(3)含量对固体推进剂药浆流变性能的影响

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固体火箭技术 2024年第1期47卷 70-77页

作者：高述虎张怀龙庞爱民郭翔唐根胡兰王小英周水平航天化学动力技术重点实验室湖北航天化学技术研究所襄阳441003 湖北航天化学技术研究所襄阳441003 航天动力技术研究院西安710025

为解决用AlH_(3)替代Al粉导致的固体推进剂药浆粘度增加、流变性能恶化等问题,采用流变学测试方法研究了AlH_(3)含量对于固体推进剂药浆流变性能的影响,如药浆粘度、动态模量、触变性、温度等。结果表明:推进剂药浆的表观粘度与AlH_(3)... 详细信息

为解决用AlH_(3)替代Al粉导致的固体推进剂药浆粘度增加、流变性能恶化等问题,采用流变学测试方法研究了AlH_(3)含量对于固体推进剂药浆流变性能的影响,如药浆粘度、动态模量、触变性、温度等。结果表明:推进剂药浆的表观粘度与AlH_(3)的含量存在很强的正相关性;AlH_(3)含量为16%推进剂药浆的剪切速率高于临界剪切速率后出现了“熔体破裂”现象;AlH_(3)的加入可以提高推进剂药浆的储能模量,增强其可逆弹性形变,改善其触变性;AlH_(3)含量越高,剪切速率指数与粘流活化能越小,推进剂药浆粘度对剪切速率和温度的敏感性越低;AlH_(3)含量8%时,药浆粘流活化能随AlH_(3)含量的升高而显著降低,AlH_(3)含量高于8%后,药浆粘流活化能基本不随AlH_(3)的含量而变化。

关键词： AlH_(3) 固体推进剂药浆流变性能动态模量触变性

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干湿循环作用下黄土厚度对其裂隙发育的影响

西北大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 1-10页

作者：焦少通王家鼎张登飞戚利荣李帅李琳李珊西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069

黄土体长期处于降雨和蒸发的湿热耦合环境,极易诱发土体裂隙产生,显著弱化土体的结构性和完整性,从而影响工程区域的建设。因此,对干湿循环作用下不同厚度的黄土开裂特性研究十分必要。该文通过室内干湿循环试验,记录试样的含水率变化... 详细信息

黄土体长期处于降雨和蒸发的湿热耦合环境,极易诱发土体裂隙产生,显著弱化土体的结构性和完整性,从而影响工程区域的建设。因此,对干湿循环作用下不同厚度的黄土开裂特性研究十分必要。该文通过室内干湿循环试验,记录试样的含水率变化和裂隙发育情况,利用数字图像处理技术,结合分形维数对裂隙网络进行分析。试验结果表明,蒸发路径和含水量的不同导致土体水分蒸发速度不同,土体越厚,水分蒸发速度越慢。界面摩擦力影响土体开裂过程,土体越厚,裂隙发育越慢,裂纹网络复杂性越低。随着干化的进行,界面摩擦力逐渐降低,土体收缩明显,干湿循环效应导致土体颗粒重新组合,加快水分蒸发过程,土体表面会不断劣化。研究结果可为地质灾害防治提供指导。

关键词：干湿循环土体厚度裂隙特征分形维数摩擦力

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同轴离心式喷嘴火焰结构的转变和迟滞

燃烧科学与技术 2024年第3期30卷 255-264页

作者：杨尚荣李娜吴林龙王勇杨宝娥连俊凯西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室西安710100

针对气体中心液体离心式同轴(GCLSC)喷嘴(简称为同轴离心式喷嘴)的燃烧动力学特性,开展富氧气/煤油蒸气同轴离心式单喷嘴实验研究.通过改变氧化剂喷射速度,分别获得了稳定和自发激励条件下的火焰结构、相互转变和迟滞过程.利用高速相机... 详细信息

针对气体中心液体离心式同轴(GCLSC)喷嘴(简称为同轴离心式喷嘴)的燃烧动力学特性,开展富氧气/煤油蒸气同轴离心式单喷嘴实验研究.通过改变氧化剂喷射速度,分别获得了稳定和自发激励条件下的火焰结构、相互转变和迟滞过程.利用高速相机拍摄了火焰的CH^(*)自发光图像,通过离散傅里叶变换(DFT)和动力学模态分解(DMD)方法分析了燃烧流场的空间结构.研究发现:稳定燃烧时,火焰长度较长,CH^(*)自发光紧贴喷嘴出口,火焰结构受反应混合层流动不稳定控制.迟滞区域内,火焰出现抬升,CH^(*)自发光强度沿流向存在两个峰值,主导的不稳定频率较高.不稳定燃烧时,火焰长度显著缩短,且在横向扩展,沿喷嘴周向有部分火焰紧贴喷嘴出口.3种燃烧状态下,DFT和DMD方法得到的空间模态均很相近.发现了螺旋形结构的低频火焰模态,某些工况下会发生对流形式的燃烧不稳定.一阶切向不稳定的火焰模态表现为速度耦合产生的螺旋形不稳定涡结构,二阶切向不稳定的火焰模态表现为压力耦合产生的对称涡结构.

关键词：同轴离心式喷嘴燃烧稳定性火焰结构迟滞模态分解

多温度限制点条件下燃油热管理系统热回油特性分析

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第5期64卷 841-851页

作者：杨世宇林远方于海育徐向华梁新刚清华大学航天航空学院热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

热回油是提高飞行器燃油热管理系统性能的重要途径。为研究多温度限制点条件下燃油热管理系统的热回油特性,该文基于Python语言自主开发了燃油热管理系统稳态仿真模型,并进行了实验验证。首先分析了热回油流量对各温度限制点温度的影响... 详细信息

热回油是提高飞行器燃油热管理系统性能的重要途径。为研究多温度限制点条件下燃油热管理系统的热回油特性,该文基于Python语言自主开发了燃油热管理系统稳态仿真模型,并进行了实验验证。首先分析了热回油流量对各温度限制点温度的影响规律,结果表明热回油流量的增加并不一定使得全部温度限制点的温度均下降,甚至导致了供油箱出口温度和热回油阀出口温度的升高,这说明过大或过小的热回油流量均可能引发燃油热管理系统的失效,热回油流量存在满足温度限制要求的变化区间。对于飞机热载荷加热器出口温度和燃油喷嘴出口温度,存在热回油临界流量,当热回油流量达到临界值时,进一步增加热回油会提升系统超温的风险。随后探究了热回油作用下系统的飞机热载荷极限,发现飞机热载荷极限对应于热回油流量限制区间的大小突变为0的临界状态,且此时限制区间的下界是系统的热回油临界流量。进一步研究发现,当飞机热载荷加热器出口温度和燃油喷嘴出口温度在极限状态下同时达到各自的限制值时,系统达到正常工作时的总热载荷极限。为了充分利用系统的总热载荷极限,该文提出了可以实现系统热载荷之间相互传递的中间回路并给出了潜在方案,为飞发一体化热管理提供了一种优化途径。

关键词：热管理系统温度限制热回油热载荷极限数值模拟燃油

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反高超声速导弹网格化拦截战法初步研究

现代防御技术 2024年第1期52卷 1-7页

作者：王松邵圣祥栾晓文张帅钦再入动力学与目标特性实验室新疆库尔勒841001

高超声速导弹已成为大国博弈的尖端武器,对现有导弹防御系统造成了严重冲击。为应对高超声速导弹威胁,提出了一种分布式网格化拦截战法,有助于实现从分层防御到分布式防御的创新发展。该战法具有分布式作战、弹性作战的优势,满足反导作... 详细信息

高超声速导弹已成为大国博弈的尖端武器,对现有导弹防御系统造成了严重冲击。为应对高超声速导弹威胁,提出了一种分布式网格化拦截战法,有助于实现从分层防御到分布式防御的创新发展。该战法具有分布式作战、弹性作战的优势,满足反导作战的快速反应需求,容易在较大防御纵深上实现即时最优的拦截作战任务规划。给出了网格化部署模型和基于短期轨迹预报的拦截规划流程。在反高超声速导弹的想定场景下,对该战法进行了初步演示,并总结了战法原则。在天基组网探测支援下,该战法利用目标轨迹的短期预报,可有效应对高超声速目标的强机动威胁。

关键词：高超声速导弹导弹防御网格化拦截分布式防御轨迹预报

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低轨大型星座分布式数据接收资源调度方法

电讯技术 2024年第6期64卷 887-892页

作者：任勃朱志诚宋建国袁辉宇航动力学国家重点实验室西安710043 西安卫星测控中心西安710043

许多监视与早期预警应用通过具备高时效性的对地观测数据实现。低轨大型星座观测数据接收任务调度的主要挑战是卫星数量大,中心化资源调度冲突消解面临困难。为此,提出一种新的分布式数据接收资源调度方法。首先,基于星间与星地链路融... 详细信息

许多监视与早期预警应用通过具备高时效性的对地观测数据实现。低轨大型星座观测数据接收任务调度的主要挑战是卫星数量大,中心化资源调度冲突消解面临困难。为此,提出一种新的分布式数据接收资源调度方法。首先,基于星间与星地链路融合构建卫星与地面设备之间的分布式传输链路,在卫星、设备、链路组成的无向网络图中,计算数据下传任务期间分布式链路的最短路径及其持续时长;其次,针对由每个设备的最短路径时间窗口合并构成的集合,利用Q学习方法求解数据接收完成率的优化问题。仿真测试结果表明,在典型的数据接收场景下,采用Q学习求解的数据接收完成率优于“先可见先跟踪”的基准资源调度方法,提升接近1%;与仅使用境内地面站的数据接收资源调度相比,数据接收完成率提升超过50%。

关键词：低轨大型星座数据接收分布式资源调度最短路径 Q学习

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激光冲击强化技术在核电领域的研究进展

中国表面工程 2024年第1期37卷 41-58页

作者：蔡振兵周龙龙俞延庆方修洋余施佳周留成何卫锋李国杰何艳磊西南交通大学摩擦学研究所成都610031 空军工程大学等离子体动力学重点实验室西安710038 西安天瑞达光电技术股份有限公司西安710077

激光冲击强化技术属于改善金属性能的重要表面形变强化技术,因其独特的技术优势在航天及船舶领域获得广泛应用。随着科技的发展研发出多种激光冲击强化技术,并逐渐开始在核电装备领域获得应用,然而针对该技术在核电领域的研究进展缺乏... 详细信息

激光冲击强化技术属于改善金属性能的重要表面形变强化技术,因其独特的技术优势在航天及船舶领域获得广泛应用。随着科技的发展研发出多种激光冲击强化技术,并逐渐开始在核电装备领域获得应用,然而针对该技术在核电领域的研究进展缺乏系统的综述。先通过介绍不同表面形变强化技术,叙述激光冲击强化技术的发展,阐述激光冲击强化机制,最后综述激光冲击强化技术在核电领域的应用研究进展。总结发现,激光冲击强化技术可有效改善核电领域材料力学、摩擦磨损及腐蚀性能,但传统和添加辅助手段激光冲击强化技术受约束层和吸收层影响较大,无涂激光冲击强化技术对金属易产生热效应,飞秒激光冲击强化影响层浅且强化效果差,不同工艺技术在核电领域提升摩擦磨损性能研究较少。对不同工艺激光冲击强化机理及在核电领域材料不同性能的提升进行深入研究,为进一步提升激光冲击强化技术在核电领域材料的应用提供理论基础,可为核电领域关键装备进行强化、提升核电装备运行寿命提供参考。

关键词：激光强化核电装备摩擦磨损腐蚀极端环境先进制造

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直升机超临界尾轴限幅减振器安装位置研究

航空动力学报 2024年第6期39卷 86-96页

作者：宋立瑶王旦曹鹏陈柏朱如鹏南京航空航天大学直升机传动技术国家级重点实验室南京210016 中国航发湖南动力机械研究所直升机传动技术国家级重点实验室湖南株洲412002

为了使限幅减振器对传动轴跨1阶及2阶临界转速均起到较好的减振作用,研究了限幅减振器安装位置对传动轴与限幅减振器系统非线性动力学的影响。首先基于Timoshenko梁和非线性碰摩理论建立了传动轴与限幅减振器系统的非线性有限元动力学模... 详细信息

为了使限幅减振器对传动轴跨1阶及2阶临界转速均起到较好的减振作用,研究了限幅减振器安装位置对传动轴与限幅减振器系统非线性动力学的影响。首先基于Timoshenko梁和非线性碰摩理论建立了传动轴与限幅减振器系统的非线性有限元动力学模型,通过数值计算得到了系统响应。对传动轴典型跨临界过程及安装位置对减振效果的影响进行了分析。结果表明:一个典型的传动轴跨临界过程可以分为4个阶段,分别为无碰摩、拟周期碰摩、同频全周碰摩,最后回到无碰摩阶段。将减振器安装在中间节点只能有效抑制传动轴跨1阶临界转速的振动,而安装在1/4节点及3/8节点处能同时减弱跨1阶及2阶临界转速的振动,但安装在3/8节点处有可能使传动轴无法正常工作。

关键词：限幅减振器超临界尾轴位置优化碰摩干摩擦