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某串联战斗部级间隔爆体结构的优化设计

兵器装备工程学报 2024年第S1期45卷 170-175页

作者：龚宏杰余瑞郭翔唐昌州王志昊杜黎小松金路轩李忠友航天化学动力技术重点实验室湖北襄阳441003 湖北航天化学技术研究所湖北襄阳441003

为实现串联战斗部级间隔爆体结构减重,利用有限元分析软件LS-DYNA建立了某型前级战斗部与隔爆体的数值仿真模型,采用正交试验的方法,研究级间锥形隔爆体前锥角,倒角与前后锥角差值对隔爆体质量的影响规律。结果表明:隔爆体的前锥角对隔... 详细信息

为实现串联战斗部级间隔爆体结构减重,利用有限元分析软件LS-DYNA建立了某型前级战斗部与隔爆体的数值仿真模型,采用正交试验的方法,研究级间锥形隔爆体前锥角,倒角与前后锥角差值对隔爆体质量的影响规律。结果表明:隔爆体的前锥角对隔爆体质量影响显著,前后锥角差次之,倒角影响较弱。利用正交优化方法,设计三因素四水平的正交优化方案,结果表明当,r=9.9 mm,时,隔爆体的质量最低为485.40 g。研究成果可为串联战斗部隔爆体的结构设计和优化提供指导。

关键词：串联战斗部隔爆体数值仿真正交优化结构减重

串联战斗部级间隔爆结构的研究现状和发展趋势

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兵器装备工程学报 2024年第7期45卷 235-241页

作者：龚宏杰余瑞郭翔唐昌州王志昊王琦姚莉李忠友航天化学动力技术重点实验室湖北襄阳441003 湖北航天化学技术研究所湖北襄阳441003

串联战斗部作为反爆炸反应装甲的一个重要手段,已成为国内外兵器研究的热点。串联战斗部工作时,前级装药爆炸势必对后级装药产生影响。为削弱前级装药爆炸产生的爆轰波与碎片对后级装药的影响,需要在前后级装药之间设置隔爆结构。良好... 详细信息

串联战斗部作为反爆炸反应装甲的一个重要手段,已成为国内外兵器研究的热点。串联战斗部工作时,前级装药爆炸势必对后级装药产生影响。为削弱前级装药爆炸产生的爆轰波与碎片对后级装药的影响,需要在前后级装药之间设置隔爆结构。良好的隔爆结构对串联战斗部前后级稳定工作,提升战斗部性能有重要意义。综述了近年来串联战斗部级间隔爆体的研究进展,包括结构布局、材料选型与优化设计方法等方面,并结合目前隔爆体发展状况对隔爆体未来发展趋势进行展望,以期对串联战斗部隔爆体的设计和改进有所启示。

关键词：串联战斗部隔爆体结构材料优化方法

内涵喷管关键几何参数对巡航工况超大涵道比短舱气动性能的影响研究

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推进技术 2024年第7期45卷 62-76页

作者：汪文杰王占学邓文剑西安近代化学研究所陕西西安710065 西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129

为降低燃油消耗、污染物排放和气动噪声,民用涡扇发动机朝着超大涵道比(Ultra-High Bypass Ratio,UHBPR)方向发展。发动机尺寸增大导致的短舱阻力和质量增大会减小甚至抵消涵道比增大带来的收益。为进一步提升UHBPR短舱的气动性能,建立... 详细信息

为降低燃油消耗、污染物排放和气动噪声,民用涡扇发动机朝着超大涵道比(Ultra-High Bypass Ratio,UHBPR)方向发展。发动机尺寸增大导致的短舱阻力和质量增大会减小甚至抵消涵道比增大带来的收益。为进一步提升UHBPR短舱的气动性能,建立了评价巡航工况进气道、外罩和排气系统整体气动性能的参数,基于数值模拟研究了内涵喷管关键几何参数对短舱气动性能的影响规律,并分析了影响机理。结果表明:核心后罩收缩比和内涵喷管长径比对发动机安装推力损失的影响较大,最大变化量分别为10.77%和13.40%。核心后罩收缩比取较小值,内涵喷管长径比取值在0.9附近有利于减小发动机的安装推力损失。流场分析表明:核心后罩收缩比、内涵喷管长径比和出口角变化会影响外涵喷管出口下游的激波前马赫数、激波位置、强度以及其与附面层的相互干扰,也会影响尾锥附近的压力分布,还会影响内涵喷管出口马赫数,从而显著影响核心后罩推力、尾锥推力和内涵喷管推力。巡航工况下外涵喷管超临界而内涵喷管亚临界,内涵喷管几何参数变化几乎不会影响外涵喷管的性能,但会显著影响内涵喷管的流量和推力。内涵喷管流通能力的变化会影响发动机的流量,进而影响冲压阻力、附加阻力和外罩阻力。

关键词：涡扇发动机内涵喷管外涵喷管超大涵道比短舱气动性能

液体火箭主发动机结构动力学关键问题研究综述

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推进技术 2024年第2期45卷 1-16页

作者：杜大华李斌西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室陕西西安710100 航天推进技术研究院陕西西安710100

液体火箭主发动机作为运载火箭的主动力,由于其结构的复杂性、服役环境的极端严苛性,导致发动机的结构动力学问题异常突出。动力学问题已成为发动机研制过程中的瓶颈技术之一,因此为改善运载火箭、发动机的振动力学环境,提高发动机的动... 详细信息

液体火箭主发动机作为运载火箭的主动力,由于其结构的复杂性、服役环境的极端严苛性,导致发动机的结构动力学问题异常突出。动力学问题已成为发动机研制过程中的瓶颈技术之一,因此为改善运载火箭、发动机的振动力学环境,提高发动机的动强度可靠性与工作安全性,需要对运载火箭“心脏”——发动机的结构动力学问题予以充分的重视。本文在详细介绍发动机结构特点、工作环境载荷特征及对结构故障统计的基础上,深入分析了涡轮泵系统、推力室、自动器、管路、发动机整机的主要故障模式,梳理出各部组件、整机结构的动力学关键问题,并指出后续研究的方向。

关键词：运载火箭液体火箭发动机动力学振动综述

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壳体开槽对诱导轮空化性能影响的数值分析

火箭推进 2024年第2期50卷 122-129页

作者：李炎栋赵强胡海峰项乐西安航天动力研究所航天液体动力全国重点实验室陕西西安710100

为了提高诱导轮的空化性能,建立了壳体开槽诱导轮模型,采用数值计算方法对比了基准结构诱导轮和壳体开槽诱导轮的空化流动特性,通过分析不同空化数下叶片吸力面压力分布、诱导轮内部空化区的分布状态及扬程系数的变化,揭示了壳体开槽提... 详细信息

为了提高诱导轮的空化性能,建立了壳体开槽诱导轮模型,采用数值计算方法对比了基准结构诱导轮和壳体开槽诱导轮的空化流动特性,通过分析不同空化数下叶片吸力面压力分布、诱导轮内部空化区的分布状态及扬程系数的变化,揭示了壳体开槽提高诱导轮空化性能的详细机理。结果表明:壳体开槽改变了叶尖泄漏流的发展方向,在叶尖附近形成大尺度涡流,减小了压力面和吸力面之间的压力梯度,改善了诱导轮内部的压力分布。壳体开槽诱导轮的初生空化数小于基准结构诱导轮,对空化的产生有抑制作用;随着空化数从0.37减小到0.086,空化区域不断扩大,扬程系数几乎保持不变。相同空化数下,壳体开槽诱导轮的扬程系数略低于基准结构,但空化区明显较小,对空化的发展有一定的抑制作用。随着空化数的进一步减小,当空化数达到某个值附近,扬程系数先略微上升后再陡降直至发生空化断裂,壳体开槽诱导轮的临界空化数更小;从空化初生至空化断裂,壳体开槽诱导轮较基准结构诱导轮空化性能均有所提升。

关键词：壳体开槽空化数扬程系数空化性能

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考虑尺寸效应的结构振动疲劳寿命评估方法

火箭推进 2024年第3期50卷 75-82页

作者：杨茂时寒阳王珺樊勋西安航天动力研究所航天液体动力全国重点实验室陕西西安710100

为提高振动环境下液体火箭发动机关键结构振动寿命评估精度,通过裂纹萌生特征体积假设和危险区域体积细分串联模型,将尺寸效应引入振动疲劳寿命分析,提出了一种振动疲劳体积寿命模型,并建立了其数值模型。在关键结构模拟件振动试验数据... 详细信息

为提高振动环境下液体火箭发动机关键结构振动寿命评估精度,通过裂纹萌生特征体积假设和危险区域体积细分串联模型,将尺寸效应引入振动疲劳寿命分析,提出了一种振动疲劳体积寿命模型,并建立了其数值模型。在关键结构模拟件振动试验数据基础上,识别了典型材料小尺度振动疲劳特性参数,并利用仿真与试验寿命数据极大似然对裂纹萌生特征长度进行优化取值。利用关键结构模拟试验件振动疲劳试验对提出的模型进行验证,结果表明:对两种状态模拟件,模型预测各量级振动寿命分布均覆盖试验数据,且原状态平均寿命在试验1.5倍分散带内、改进状态在试验2倍分散带内,提出的方法具有准确性及适用性。

关键词：振动疲劳尺寸效应寿命极大似然裂纹萌生

智能二维光子晶体水凝胶精准检测Hg^(2+)

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化学学报 2024年第1期82卷 9-15页

作者：史雨晴储名珠韩波马豪杰李然侯雪艳张玉琦王记江延安大学化学与化工学院、陕西省化学反应工程重点实验室、延安市新能源新功能材料重点实验室陕西延安716000

结合二维光子晶体的德拜衍射效应和水凝胶的体积相转变特性,开发了一种智能二维光子晶体水凝胶,用于精准检测Hg^(2+).采用“三明治”法制备了聚苯乙烯二维光子晶体阵列嵌入的聚(丙烯酰胺-烯丙基硫脲)水凝胶.水凝胶链上功能基团的N、O、... 详细信息

结合二维光子晶体的德拜衍射效应和水凝胶的体积相转变特性,开发了一种智能二维光子晶体水凝胶,用于精准检测Hg^(2+).采用“三明治”法制备了聚苯乙烯二维光子晶体阵列嵌入的聚(丙烯酰胺-烯丙基硫脲)水凝胶.水凝胶链上功能基团的N、O、S等原子与Hg^(2+)选择性配位,缩短了水凝胶链之间的距离,增加了水凝胶的交联密度,使其收缩,导致二维光子晶体的聚苯乙烯微球间距缩小,德拜衍射环直径变大.通过监测二维光子晶体水凝胶响应前后的德拜衍射环直径,获知微球间距变化,实现了高灵敏、高选择性、快速、可逆检测Hg^(2+).线性检测范围为10~100nmol/L和25~200μmol/L,最低检测限3.32nmol/L.所制智能二维光子晶体水凝胶已成功应用于化妆品及水样中Hg^(2+)的检测.该方法测试简单,只需激光笔和刻度尺,无需精密的仪器设备,可实现便携式检测,为金属离子检测提供了新思路.

关键词：二维光子晶体德拜衍射效应智能水凝胶体积相转变汞离子

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驻波压力场速度波腹位置射流雾化的数值模拟

火箭推进 2024年第2期50卷 15-26页

作者：李佳楠隋禄涛周立新杨建文西安航天动力研究所航天液体动力全国重点实验室陕西西安710100

为研究驻波压力场速度波腹位置射流的雾化特性,基于八叉树结构形式的网格自适应方法与多尺度仿真算法构建了射流雾化的数值模拟方案,通过在计算域边界施加扰动构建了一阶横向驻波压力场。在此基础上实现了振荡压力场与雾化的多物理场耦... 详细信息

为研究驻波压力场速度波腹位置射流的雾化特性,基于八叉树结构形式的网格自适应方法与多尺度仿真算法构建了射流雾化的数值模拟方案,通过在计算域边界施加扰动构建了一阶横向驻波压力场。在此基础上实现了振荡压力场与雾化的多物理场耦合计算,研究了驻波压力场速度波腹位置射流雾化的响应特性,基于气体动力学理论阐述了速度波腹位置射流雾化的响应机理。结果表明:基于自适应网格与多尺度仿真算法建立的雾化数值模拟方案可以实现雾化过程较为准确的求解,是研究雾化过程的有力工具;反压振荡与雾化的耦合求解算法可以研究振荡压力场下的雾化特性,对于进一步认识非定常雾化特性并揭示热声耦合机理起到重要的作用;射流处于速度波腹位置时,圆柱射流发生变形变成扁平液膜,并伴随气流的运动发生周期性摆动,破碎长度减小,破碎程度加剧。

关键词：射流雾化驻波压力场速度波腹网格自适应多尺度仿真

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长旋流腔敞口型离心喷嘴注气雾化特性试验

火箭推进 2024年第3期50卷 28-41页

作者：彭乐钦吴慧博徐天罡杨岸龙杨宝娥西安航天动力研究所航天液体动力全国重点实验室陕西西安710100

以水和煤油模拟液作为液体工质,氮气和氦气作为注入气体,采用可视化试验技术和激光多普勒测速仪试验研究了不同气体流量作用下的长旋流腔敞口型离心喷嘴的雾化特性,包括喷注液膜破碎形态、气液两相混合建压与雾化粒径。研究结果表明:随... 详细信息

以水和煤油模拟液作为液体工质,氮气和氦气作为注入气体,采用可视化试验技术和激光多普勒测速仪试验研究了不同气体流量作用下的长旋流腔敞口型离心喷嘴的雾化特性,包括喷注液膜破碎形态、气液两相混合建压与雾化粒径。研究结果表明:随着气液质量流量比升高,破碎模式逐步由轮缘型破碎、多孔型破碎过渡到爆裂型破碎。雾化过程中在喷嘴出口处伴随间歇性的中心气流冲击,冲击长度随气体流量升高而增大,但冲击频率随气体流量呈非线性变化,在气体流量较高或较低时的冲击频率反而升高。注气显著提高了喷注压降和雾化均匀性,相同气体流量的条件下,氦气相较于氮气具有更快的建压速度和更高的建压值,但氦气作用下的两相混合建压时混合室内的压力波动更为剧烈;氦气吹除的雾化粒径普遍小于氮气,但过高的氦气注气流量易引起气流冲击,引起冲击间隔时间内的雾化分布不均。

关键词：离心喷嘴长旋流腔注气雾化破碎模式气液两相建压雾化粒径