检索结果-南通市图书馆

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

火箭基组合循环发动机热结构技术研究进展

航空学报 2024年第11期45卷 66-83页

作者：秦飞赵征何国强景婷婷孙星魏祥庚西北工业大学航天学院西安710072 固体推进全国重点实验室西安710072

宽速域、大空域、高比冲的火箭基组合循环发动机作为实现未来水平起降可重复使用天地往返运输系统、临近空间高速飞行平台等新型空天飞行器的主要动力系统之一,近年在宽域燃烧组织、模态过渡控制、高效热防护等关键技术方面取得了诸多进... 详细信息

宽速域、大空域、高比冲的火箭基组合循环发动机作为实现未来水平起降可重复使用天地往返运输系统、临近空间高速飞行平台等新型空天飞行器的主要动力系统之一,近年在宽域燃烧组织、模态过渡控制、高效热防护等关键技术方面取得了诸多进展,但在发动机热结构技术方面,由于新型空天飞行器要求动力系统工作速域更宽、结构系数更低,而发动机热结构设计面临宽域飞发任务耦合特性强、时空非均匀力热环境复杂、薄壁结构轻量化难度大、多次重复使用等难题,因此,必须一方面通过飞发总体参数匹配研究确定合理的发动机热结构指标约束,另一方面多角度提升发动机热结构设计水平和指标能力边界。首先,将国外以典型火箭基组合循环发动机为动力的空天飞行器作为对象,分析了入轨方式对动力系统热结构指标需求的影响规律,并梳理了GTX、Strutjet两款典型发动机的热防护与热结构方案,进而通过发动机燃烧组织与热环境分布特征分析,介绍了主被动结构热防护、高温结构可变可调、结构重复使用与健康管理三类关键技术的研究进展。

关键词：空天飞行器火箭基组合循环发动机主动热防护轻质热结构可重复使用

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

高性能涡轮低位预旋供气系统的正向设计研究

航空学报 2024年

作者：姚斡维刘高文陈燕孔晓治林阿强西北工业大学动力与能源学院西北工业大学陕西省航空动力系统热科学重点实验室

针对仿制重构方法的逆向设计很难满足新型航空发动机预旋供气系统性能要求，本文提出基于正向设计的原创维度，从设计点参数出发，建立了预旋供气系统正向设计框架，采用叶孔式预旋喷嘴与斜接受孔，通过一维计算获得了预旋供气系统设计... 详细信息

针对仿制重构方法的逆向设计很难满足新型航空发动机预旋供气系统性能要求，本文提出基于正向设计的原创维度，从设计点参数出发，建立了预旋供气系统正向设计框架，采用叶孔式预旋喷嘴与斜接受孔，通过一维计算获得了预旋供气系统设计点沿程特征截面的气动参数、特征元件的具体几何结构参数及初步预测系统温降性能，并对一维设计结果进行三维校核。开展基于正向设计的预旋供气系统流动温降特性的性能改进评估，重点揭示接受孔入口气流攻角对系统性能的影响规律。研究表明：预旋供气系统一维设计与三维计算的流量平均偏差仅为0.8%，系统温降效率的平均偏差仅为5.12%；综合熵增、温降、功耗等系统各个性能参数，接受孔入口气流的性能平稳攻角范围为-7°～3°，由此说明基于正向设计方法对提升系统性能具有可行性。叶孔式预旋喷嘴流量系数高出孔式预旋喷嘴10.63%，高出叶片式预旋喷嘴4.58%；采用斜接受孔后，转子部分流动损失减小，区域阻力降低。正向设计得到的低位预旋供气系统的温降效率为0.66，相较于低位预旋供气系统整体水平，温降效率提升45.2%以上。

关键词：航空发动机预旋供气系统正向设计性能改进功耗温降

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

两级入轨航天器级间分离姿态精确控制

航空学报 2024年第13期45卷 266-280页

作者：姜权峰陈树生杨华李祚泰高正红西北工业大学航空学院西安710072 飞行器基础布局全国重点实验室西安710072

两级入轨航天器(TSTO)级间分离过程中对轨道级、助推级的姿态精确控制尤为重要。数值模拟可以较为准确地预测级间分离这种飞行器多体分离问题,运用非结构嵌套网格技术及双时间步法耦合流动控制方程、刚体运动方程求解TSTO在攻角-2°、... 详细信息

两级入轨航天器(TSTO)级间分离过程中对轨道级、助推级的姿态精确控制尤为重要。数值模拟可以较为准确地预测级间分离这种飞行器多体分离问题,运用非结构嵌套网格技术及双时间步法耦合流动控制方程、刚体运动方程求解TSTO在攻角-2°、马赫数6、海拔高度30 km的级间分离过程,发展了一种优化轨道级、助推级在级间分离过程的运动姿态的技术。该技术通过松弛迭代法提取轨道级、助推级的无舵偏气动力数据,基于无舵偏气动力数据设计气动舵面、燃气舵所需要提供的俯仰力矩,使得轨道级、助推级的运动姿态更加接近设计目标。数值模拟结果表明,TSTO在分离过程中两级之间会存在强烈的气动干扰,严重影响两级的姿态控制,发展的技术可为TSTO分离过程中轨道级、助推级的舵面运动、燃气舵工作状态设计提供参考,提高TSTO级间分离的效率、安全性。

关键词：两级入轨多体分离高超声速嵌套网格松弛因子法

氢气化学反应机理在超声速燃烧数值仿真中的应用研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

空天技术 2024年第3期2024卷 11-23页

作者：田亮张世毅王洪信朱韶华河北工业大学能源与环境工程学院河北省热科学与能源清洁利用技术重点实验室慕尼黑工业大学工程与设计学院西北工业大学航天学院

针对一种支板构型超燃燃烧室开展了氢燃烧的化学反应动力学机理在超声速燃烧中的适用性研究，在选取了合适的湍流模型和反应模型后，研究了8种化学动力学机理（5种详细机理和3种简化机理）在相同工况下的超声速燃烧流场。对比了将3种湍... 详细信息

针对一种支板构型超燃燃烧室开展了氢燃烧的化学反应动力学机理在超声速燃烧中的适用性研究，在选取了合适的湍流模型和反应模型后，研究了8种化学动力学机理（5种详细机理和3种简化机理）在相同工况下的超声速燃烧流场。对比了将3种湍流模型和2种反应模型组合后得到的仿真结果与实验数据，发现选用SST k-ω湍流模型和EDC反应模型进行支板型发动机燃烧室流场仿真最合理。通过对比使用5种详细机理模拟得到的燃烧室流场截面上温度、速度、OH浓度和H2O质量分数分布情况，发现结果中OH浓度分布有较大差别，其他参数差别不大；对比分析了使用简化机理得到的模拟结果与详细机理，发现3种简化机理得到的火焰结构、火焰温度和中间产物OH的分布都与详细机理差别很大。

关键词：支板型超燃冲压发动机化学动力学机理氢气简化机理数值模型

采用有限体积法的自然对流换热拓扑优化数值方法

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

西安交通大学学报 2024年第8期58卷 103-113页

作者：杜飞田镇熊刘宏磊郭书哲郭俊康李宝童西北工业大学航天学院西安710072 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027 西安交通大学机械工程学院西安710049

针对基于有限体积法的热-流耦合数值分析缺乏拓扑优化框架问题,建立了采用有限体积法的自然对流换热拓扑优化方法。建立了流体固体统一描述的自然对流换热数学模型,提出了基于有限体积法的自然对流求解方法;通过引入基于结构的离散化描... 详细信息

针对基于有限体积法的热-流耦合数值分析缺乏拓扑优化框架问题,建立了采用有限体积法的自然对流换热拓扑优化方法。建立了流体固体统一描述的自然对流换热数学模型,提出了基于有限体积法的自然对流求解方法;通过引入基于结构的离散化描述方法,搭建了结构的描述框架并构建了流体与固体间的材料属性插值模型;针对自然对流中增强散热能力与增强物质传输能力问题,提出了拓扑优化的数学模型,明确了设计变量、目标函数以及约束条件,建立了自然对流拓扑优化方法框架;通过3个算例,验证了提出的数学模型和求解方法,并与商业软件COMSOL进行了对比。结果表明:提出的自然对流求解方法与COMSOL计算结果相比,压力、速度、温度的数值误差均小于3%;对于增强散热能力问题,采用提出的拓扑优化方法获得的最高温度优于COMSOL结果。所提基于有限体积法的自然对流拓扑优化方法的可行性和有效性得到了验证。

关键词：自然对流拓扑优化有限体积法强化散热流体固体统一描述

氧化剂燃气来流下TAGN富燃料掺混燃烧特性

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

固体火箭技术 2024年第3期47卷 302-309页

作者：王立民张宇张微萌刘殊远丁妍雨夏智勋胡松启国防科技大学高超声速技术实验室长沙410073 内蒙动力机械研究所呼和浩特010011 西北工业大学燃烧、热结构与内流场重点实验室西安710072 中国航天科工集团有限公司六院210所西安710065

在新型氧/燃分离式组合固体发动机中,氧化剂燃气来流工况对富燃料掺混燃烧特性具有重要影响。为揭示氧化剂来流下富燃料掺混燃烧特性,基于课题组前期建立的氧化剂/富燃料掺混燃烧反应详细机理,构建了新型氧/燃分离式组合固体发动机二维... 详细信息

在新型氧/燃分离式组合固体发动机中,氧化剂燃气来流工况对富燃料掺混燃烧特性具有重要影响。为揭示氧化剂来流下富燃料掺混燃烧特性,基于课题组前期建立的氧化剂/富燃料掺混燃烧反应详细机理,构建了新型氧/燃分离式组合固体发动机二维稳态燃烧模型。通过数值仿真分析,获得了不同来流温度和马赫数下,高氯酸铵(AP)氧化剂燃气对硝酸三氨基胍(TAGN)富燃料掺混燃烧特性的影响。结果表明,随着AP燃气来流的初温升高,沿流动方向的混合效果变强,而沿径向方向的混合效果变差,TAGN富燃料前端传热系数有所提升,燃面平均退移速率出现小幅下降;增大AP燃气来流马赫数,显著强化了AP和TAGN的掺混和传热过程,提高了TAGN燃气和AP燃气之间的反应速率,燃面平均退移速率显著增大。

关键词：氧/燃分离式组合固体发动机详细反应机理掺混燃烧混合效应

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

不同湍流模型对旋涡流动的数值模拟

航空动力学报 2011年第6期26卷 1209-1214页

作者：冯喜平赵胜海李进贤曹琪西北工业大学航天学院燃烧流动与热结构国家级重点实验室西安710072

针对某型旋流器,基于Navier-Stokes方程,湍流模型分别选择renormalization group(RNG)k-ε模型和Reynolds stress model(RSM)模型,采用计算流体动力学方法对旋流器内部旋流流场进行数值模拟,通过对计算结果的分析以及与试验结果的比较,... 详细信息

针对某型旋流器,基于Navier-Stokes方程,湍流模型分别选择renormalization group(RNG)k-ε模型和Reynolds stress model(RSM)模型,采用计算流体动力学方法对旋流器内部旋流流场进行数值模拟,通过对计算结果的分析以及与试验结果的比较,进行了旋涡流动数值模拟中湍流模型的适应性研究.研究表明:由于RNGk-ε模型建立于Boussinesq涡旋黏性假设基础上,无法考虑涡旋黏性的各向异性,也无法描述湍流能量转化为平均运动能量的传递过程,因此涡旋流动模拟结果与试验结果差别较大;而RSM模型能够克服上述问题,涡旋流动模拟结果与试验结果较为接近,模拟结果能反映出旋流的基本特征.RSM模型适用于旋涡流场的数值计算.

关键词：旋流流动湍流模型数值模拟适应性研究粒子图像测速仪测量

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

固体推进剂铝团聚模型

航空动力学报 2017年第5期32卷 1224-1233页

作者：敖文刘佩进西北工业大学航天学院燃烧流动和热结构国家级重点实验室西安710072

综述了固体推进剂铝团聚研究进展,对现有研究中存在的局限性进行了讨论,并分析了未来团聚模型的趋势.铝团聚物理过程可抽象为堆积、聚集和团聚3个阶段.现有团聚模型可分为5类,分别是经验模型、口袋模型、物理模型、随机装填模型和凝相... 详细信息

综述了固体推进剂铝团聚研究进展,对现有研究中存在的局限性进行了讨论,并分析了未来团聚模型的趋势.铝团聚物理过程可抽象为堆积、聚集和团聚3个阶段.现有团聚模型可分为5类,分别是经验模型、口袋模型、物理模型、随机装填模型和凝相边界层模型.目前缺乏高精度、宽适用性的模型来准确预测铝的团聚过程.团聚模型未来发展的趋势应具备能够预测团聚物粒度分布和计算量小两大优势.由于能描述团聚过程的本质,物理模型具有很好的研究前景.开展了5MPa下含铝推进剂燃烧实验,采用高速显微拍摄技术获得推进剂燃面处铝颗粒的团聚直径,与Hermsen模型和Salita模型预测数据进行了比较,对于燃速分别为5.1mm/s和8.0mm/s的推进剂,Salita模型对于团聚直径的预示误差分别为8.7%和9.6%,而Hermsen模型对于高燃速推进剂的预示误差为19.2%.总体看来,Salita模型预示精度更为合理.

关键词：固体火箭发动机固体推进剂燃烧团聚模型铝团聚

氧化剂气量配比对Mg/CO_2发动机性能影响实验

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

航空动力学报 2019年第2期34卷 479-485页

作者：朱小飞胡春波胡加明李悦李超胡旭西北工业大学燃烧流动与热结构国家级重点实验室西安710072

基于国内外粉末火箭发动机的研究基础以及工业上粉体燃烧器设计方法,提出了一种Mg/CO_2粉末火箭发动机构型和氧化剂气体分3次进气的燃烧组织方案,并针对其工作过程开展了实验研究。主要研究了在氧燃比为4∶1条件下,氧化剂不同进气方案... 详细信息

基于国内外粉末火箭发动机的研究基础以及工业上粉体燃烧器设计方法,提出了一种Mg/CO_2粉末火箭发动机构型和氧化剂气体分3次进气的燃烧组织方案,并针对其工作过程开展了实验研究。主要研究了在氧燃比为4∶1条件下,氧化剂不同进气方案时发动机的燃烧效率和燃烧室内沉积情况,从而为后续的Mg/CO_2发动机多次起动实验工况参数设定提供依据。发动机热试实验结果表明:当燃烧室头部氧燃比较大时,发动机稳焰失败,无法正常工作;发动机热试实验中燃烧效率最高为64.0%;当氧化剂进气方案满足流化气、旋流气与侧向气量配比为2∶0.5∶1.5时,燃烧室内基本无沉积。

关键词： Mg/CO2粉末火箭发动机氧化剂气量配比燃烧效率燃烧室沉积多次起动