推进技术
2013年第34卷第2期文章目次
2013, 34(2):145-151.
摘要:
为检验极端载荷作用下,固体火箭发动机滚动球窝喷管动态性能及结构设计的正确性,理论计算中,接头内部,用并联非线性弹簧阻尼器,表征滚动体与保持架间的刚性碰撞；用有限元法为数学工具,以阴、阳球的模态柔性描述其弹性,同时引入弹塑性摩擦接触变形的数值计算结果,建立滚动体与阴、阳球间的弹性接触模型；充分考虑各构件的重量、转动惯量、材料特性及摩擦,建立系统整机刚柔耦合多体动力学模型。计算得到系统及接头内各主要零部件的运动规律、动态接触力、系统摆心漂移量及瞬时作动力矩。通过与系统冷试车试验所测力矩的对比论证,检验动力学建模方法及计算结果的合理性、正确性。
为检验极端载荷作用下,固体火箭发动机滚动球窝喷管动态性能及结构设计的正确性,理论计算中,接头内部,用并联非线性弹簧阻尼器,表征滚动体与保持架间的刚性碰撞；用有限元法为数学工具,以阴、阳球的模态柔性描述其弹性,同时引入弹塑性摩擦接触变形的数值计算结果,建立滚动体与阴、阳球间的弹性接触模型；充分考虑各构件的重量、转动惯量、材料特性及摩擦,建立系统整机刚柔耦合多体动力学模型。计算得到系统及接头内各主要零部件的运动规律、动态接触力、系统摆心漂移量及瞬时作动力矩。通过与系统冷试车试验所测力矩的对比论证,检验动力学建模方法及计算结果的合理性、正确性。
2013, 34(2):152-160.
摘要:
采用三维数值模拟方法研究了单边膨胀喷管(SERN)主要几何参数对其内特性和流场的影响,计算结果表明:侧壁的延伸对SERN的轴向推力系数Cfa是有益的,但过大的侧壁浸湿面积会产生大的摩擦损失从而使推力性能下降；其中部分封闭侧壁的性能要略微高于全封闭式侧壁,而相比于短侧壁,其Cfa的优势在2%左右；此外,侧壁的延伸可以有效降低设计点的推力矢量角δp；长的曲壁模型拥有高Cfa的同时其δp处于较低的水平,在设计点条件下,最高Cfa可达0.983,这与传统的轴对称喷管和二元收扩喷管相差不大；在高落压比条件下,大的喷管喉道宽高比可以有效降低气流展向膨胀损失从而具有高的Cfa和低的δp,而且其优势随NPR的增大而增加。
采用三维数值模拟方法研究了单边膨胀喷管(SERN)主要几何参数对其内特性和流场的影响,计算结果表明:侧壁的延伸对SERN的轴向推力系数Cfa是有益的,但过大的侧壁浸湿面积会产生大的摩擦损失从而使推力性能下降；其中部分封闭侧壁的性能要略微高于全封闭式侧壁,而相比于短侧壁,其Cfa的优势在2%左右；此外,侧壁的延伸可以有效降低设计点的推力矢量角δp；长的曲壁模型拥有高Cfa的同时其δp处于较低的水平,在设计点条件下,最高Cfa可达0.983,这与传统的轴对称喷管和二元收扩喷管相差不大；在高落压比条件下,大的喷管喉道宽高比可以有效降低气流展向膨胀损失从而具有高的Cfa和低的δp,而且其优势随NPR的增大而增加。
2013, 34(2):161-167.
摘要:
为优化涡轮过渡流道的气动性能,以期提高发动机的整体经济性能,采用二维通流法与单纯性优化算法相结合的方法,对某型发动机涡轮过渡流道进行了二维优化。优化后过渡流道出口的总压损失系数降低了8.4%,流道扩压能力增加了40.4%,同时过渡流道出口气流均匀性也得到很大幅度的改善。使用CFD技术对初始流道和优化后流道性能进行了三维数值模拟,并分析比较了过渡流道与整流支板的三维流场分布,从而验证了二维计算与优化算法的可行性。
为优化涡轮过渡流道的气动性能,以期提高发动机的整体经济性能,采用二维通流法与单纯性优化算法相结合的方法,对某型发动机涡轮过渡流道进行了二维优化。优化后过渡流道出口的总压损失系数降低了8.4%,流道扩压能力增加了40.4%,同时过渡流道出口气流均匀性也得到很大幅度的改善。使用CFD技术对初始流道和优化后流道性能进行了三维数值模拟,并分析比较了过渡流道与整流支板的三维流场分布,从而验证了二维计算与优化算法的可行性。
2013, 34(2):168-172.
摘要:
燃气涡轮发动机旋转叶轮的叶尖间隙对其性能和结构可靠性均有较大影响,因此国内外的相关研究机构在叶尖间隙控制方面进行了大量的数值分析和试验测试工作。利用Ansys软件采用流-固-热耦合分析方法,分析了某型发动机斜流压气机叶片、机匣的热、机械、气动载荷产生的结构响应,得到了发动机不同稳态状态点下斜流压气机叶尖间隙沿轴向的分布规律。结果表明:斜流压气机叶尖和机匣位移响应沿轴向的变化趋势一致,位移响应的最大值均位于机匣曲率最小的位置；在机械载荷最大点,叶尖间隙小于设计点相应值,而在热载荷最大点,叶尖间隙远大于设计点相应值。
燃气涡轮发动机旋转叶轮的叶尖间隙对其性能和结构可靠性均有较大影响,因此国内外的相关研究机构在叶尖间隙控制方面进行了大量的数值分析和试验测试工作。利用Ansys软件采用流-固-热耦合分析方法,分析了某型发动机斜流压气机叶片、机匣的热、机械、气动载荷产生的结构响应,得到了发动机不同稳态状态点下斜流压气机叶尖间隙沿轴向的分布规律。结果表明:斜流压气机叶尖和机匣位移响应沿轴向的变化趋势一致,位移响应的最大值均位于机匣曲率最小的位置；在机械载荷最大点,叶尖间隙小于设计点相应值,而在热载荷最大点,叶尖间隙远大于设计点相应值。
2013, 34(2):173-180.
摘要:
随着计算机技术和计算方法的迅速发展,三维非定常方法已经被直接用来求解非均匀进口条件下的压气机流场。但是考虑到网格数量和计算周期等因素,计算往往以压气机前作为进口,对进口畸变形式进行简化。然而这种简化与实际压气机进口非均匀特性存在一定出入,降低了数值模拟的准确性。为了尽可能真实地反映进口畸变形式,同时又不增加计算域的网格数,针对插板式畸变发生器制造的非均匀流场结构开展数值研究,分析了插板后不同位置的流场结构和畸变度,并研究了压气机前总压分布随插板深度和来流总压的变化规律,进而给出了压气机前总压分布形式的规律性描述。
随着计算机技术和计算方法的迅速发展,三维非定常方法已经被直接用来求解非均匀进口条件下的压气机流场。但是考虑到网格数量和计算周期等因素,计算往往以压气机前作为进口,对进口畸变形式进行简化。然而这种简化与实际压气机进口非均匀特性存在一定出入,降低了数值模拟的准确性。为了尽可能真实地反映进口畸变形式,同时又不增加计算域的网格数,针对插板式畸变发生器制造的非均匀流场结构开展数值研究,分析了插板后不同位置的流场结构和畸变度,并研究了压气机前总压分布随插板深度和来流总压的变化规律,进而给出了压气机前总压分布形式的规律性描述。
2013, 34(2):181-186.
摘要:
为了提升封严篦齿的封严性能,对在机匣上开设矩形凹槽的直通篦齿结构中的流动特征和封严性能进行了数值模拟,获得了凹槽篦齿的涡流结构、泄漏系数和封严效率,并与光滑篦齿的结果进行了对比。研究了凹槽尺寸、相对位置及压比和转速的影响。计算表明,矩形凹槽宽深比是影响凹槽篦齿封严性能的重要参数,当宽深比大于临界值时,相对于光滑齿的封严效率可大幅提升到15％左右。凹槽与篦齿间的轴向相对位置在一定范围内对凹槽齿的泄漏系数影响微小。数据还显示,压比和转速对凹槽齿的封严性能影响微小。
为了提升封严篦齿的封严性能,对在机匣上开设矩形凹槽的直通篦齿结构中的流动特征和封严性能进行了数值模拟,获得了凹槽篦齿的涡流结构、泄漏系数和封严效率,并与光滑篦齿的结果进行了对比。研究了凹槽尺寸、相对位置及压比和转速的影响。计算表明,矩形凹槽宽深比是影响凹槽篦齿封严性能的重要参数,当宽深比大于临界值时,相对于光滑齿的封严效率可大幅提升到15％左右。凹槽与篦齿间的轴向相对位置在一定范围内对凹槽齿的泄漏系数影响微小。数据还显示,压比和转速对凹槽齿的封严性能影响微小。
2013, 34(2):187-193.
摘要:
为了进一步揭示叶顶泄漏与压气机叶栅三维角区分离流动的相互作用机制,采用五孔气动探针测量了叶栅出口截面气动参数,并对机匣端壁静压进行了测量,详细分析了不同间隙尺寸及来流角度时压气机叶栅间隙流对角区三维分离流动的影响机理。研究结果表明,适当大小叶顶间隙引入的泄漏流阻止了端壁二次流动与叶片吸力面附面层之间的相互作用,移除了三维角区分离,改善了叶栅性能。随着叶顶间隙尺寸及叶栅内气流折转程度的增加,叶顶泄漏涡与上通道涡间的相互作用程度逐渐增强。
为了进一步揭示叶顶泄漏与压气机叶栅三维角区分离流动的相互作用机制,采用五孔气动探针测量了叶栅出口截面气动参数,并对机匣端壁静压进行了测量,详细分析了不同间隙尺寸及来流角度时压气机叶栅间隙流对角区三维分离流动的影响机理。研究结果表明,适当大小叶顶间隙引入的泄漏流阻止了端壁二次流动与叶片吸力面附面层之间的相互作用,移除了三维角区分离,改善了叶栅性能。随着叶顶间隙尺寸及叶栅内气流折转程度的增加,叶顶泄漏涡与上通道涡间的相互作用程度逐渐增强。
2013, 34(2):194-201.
摘要:
为了探索自循环机匣处理扩稳机理,利用全三维数值模拟方法对应用自循环上游槽封闭机匣和自循环机匣处理结构两种情况下的Krain高压比离心叶轮进行了详细研究。对比结果表明:自循环机匣处理能有效的延迟失速的发生并在近失速区域略微提高压气机的效率以及总压比。通过详细的流场分析表明:该机匣处理能有效地减小叶顶载荷,从而降低泄漏流相对速度,抑制间隙泄漏涡在叶顶通道内的发展以减小低速气流在流道内的阻塞,提高转子通道的通流能力,从而达到扩大稳定工作范围的目的。
为了探索自循环机匣处理扩稳机理,利用全三维数值模拟方法对应用自循环上游槽封闭机匣和自循环机匣处理结构两种情况下的Krain高压比离心叶轮进行了详细研究。对比结果表明:自循环机匣处理能有效的延迟失速的发生并在近失速区域略微提高压气机的效率以及总压比。通过详细的流场分析表明:该机匣处理能有效地减小叶顶载荷,从而降低泄漏流相对速度,抑制间隙泄漏涡在叶顶通道内的发展以减小低速气流在流道内的阻塞,提高转子通道的通流能力,从而达到扩大稳定工作范围的目的。
2013, 34(2):202-206.
摘要:
为了评定涡轴发动机的稳定性,采用了可移动插板式压力畸变发生器评定方法对其稳定性进行评定,通过分析喘振时的压力信号,得到了临界状态下的各种参数和临界畸变指数,在此基础上间接地比较了四台发动机的稳定性的好坏,并且发现该发动机由于离心压气机首先失稳从而引起发动机喘振,且低转速下对喘振的容忍能力要高于高转速状态,这些结论可以作为该型涡轴发动机改进和设计使用的参考依据。
为了评定涡轴发动机的稳定性,采用了可移动插板式压力畸变发生器评定方法对其稳定性进行评定,通过分析喘振时的压力信号,得到了临界状态下的各种参数和临界畸变指数,在此基础上间接地比较了四台发动机的稳定性的好坏,并且发现该发动机由于离心压气机首先失稳从而引起发动机喘振,且低转速下对喘振的容忍能力要高于高转速状态,这些结论可以作为该型涡轴发动机改进和设计使用的参考依据。
2013, 34(2):207-212.
摘要:
为降低航空发动机燃烧室扩压器的总压损失,提高其静压恢复系数和流动稳定性,设计了一种分配器式扩压器。采用计算流体动力学(CFD)方法。对矩形分配器式扩压器和环形分配器式扩压器进行了数值模拟,并将前者与试验结果进行对比,两者相互吻合,然后将此计算处理方法应用到环形分配器式扩压器中。研究结果表明:CFD软件能够准确地模拟矩形分配器式扩压器的内部流动,且准确度较高,数值模拟结果与试验结果偏差不大于±5%；环形分配器式扩压器具有优良的减速增压功能。在燃烧室进口Ma数高达0.36时,设计的环形分配器式扩压器的总压损失仅为2.89%,静压恢复系数为0.647；Ma数为0.42时,总压损失和静压恢复系数分别为4.12%和0.653,小于短突扩扩压器的总压损失。并且扩压器内均无流动分离。因此分配器式扩压器具有较大潜力,能够满足未来先进燃烧室的性能要求。
为降低航空发动机燃烧室扩压器的总压损失,提高其静压恢复系数和流动稳定性,设计了一种分配器式扩压器。采用计算流体动力学(CFD)方法。对矩形分配器式扩压器和环形分配器式扩压器进行了数值模拟,并将前者与试验结果进行对比,两者相互吻合,然后将此计算处理方法应用到环形分配器式扩压器中。研究结果表明:CFD软件能够准确地模拟矩形分配器式扩压器的内部流动,且准确度较高,数值模拟结果与试验结果偏差不大于±5%；环形分配器式扩压器具有优良的减速增压功能。在燃烧室进口Ma数高达0.36时,设计的环形分配器式扩压器的总压损失仅为2.89%,静压恢复系数为0.647；Ma数为0.42时,总压损失和静压恢复系数分别为4.12%和0.653,小于短突扩扩压器的总压损失。并且扩压器内均无流动分离。因此分配器式扩压器具有较大潜力,能够满足未来先进燃烧室的性能要求。
2013, 34(2):213-218.
摘要:
为研究粒子直接撞击模式下C/C材料的烧蚀形貌及性能,丰富C/C材料烧蚀研究,开展了粒子侵蚀实验。利用扫描电镜和三维微观成像等测量手段进行微观烧蚀形貌的研究,结果表明颗粒冲刷条件下由于粒子的直接撞击,侵蚀区域出现小凹坑,但轴棒纤维突出,轴棒表面出现大小不同的凹坑,部分单丝从基体中断裂,形成微观锥形孔穴形貌,径向纤维束部分区域出现孔和开槽,整体形貌不再连续一致；未侵蚀部位的微观形貌和烧蚀试验中的喉部形貌一致,单丝呈现笋尖状。
为研究粒子直接撞击模式下C/C材料的烧蚀形貌及性能,丰富C/C材料烧蚀研究,开展了粒子侵蚀实验。利用扫描电镜和三维微观成像等测量手段进行微观烧蚀形貌的研究,结果表明颗粒冲刷条件下由于粒子的直接撞击,侵蚀区域出现小凹坑,但轴棒纤维突出,轴棒表面出现大小不同的凹坑,部分单丝从基体中断裂,形成微观锥形孔穴形貌,径向纤维束部分区域出现孔和开槽,整体形貌不再连续一致；未侵蚀部位的微观形貌和烧蚀试验中的喉部形貌一致,单丝呈现笋尖状。
2013, 34(2):219-224.
摘要:
涡轮基组合循环发动机因其性能优越性,已引起世界各研究机构的广泛关注。为了模拟TBCC的试验条件,提供符合核心机条件的高温燃气是必要手段。本文设计了一个结构简单易于控制的TBCC核心射流试验模拟模型,并对此模型进行了实验研究。结果表明,所设计模型点火工作可靠,燃烧效率高,可以产生0.236~0.342kg/s的750~1050K的高温燃气,模型出口马赫数、温度和氧气的体积分数分布均匀,可以满足TBCC超级燃烧室试验进口条件要求。
涡轮基组合循环发动机因其性能优越性,已引起世界各研究机构的广泛关注。为了模拟TBCC的试验条件,提供符合核心机条件的高温燃气是必要手段。本文设计了一个结构简单易于控制的TBCC核心射流试验模拟模型,并对此模型进行了实验研究。结果表明,所设计模型点火工作可靠,燃烧效率高,可以产生0.236~0.342kg/s的750~1050K的高温燃气,模型出口马赫数、温度和氧气的体积分数分布均匀,可以满足TBCC超级燃烧室试验进口条件要求。
2013, 34(2):225-229.
摘要:
碳氢燃料的传热特性对于再生冷却超燃发动机的传热设计至关重要。采用电热管开展了正十烷的传热特性实验,燃料压力约4.0MPa。利用一维流动的质量和能量守恒关系,对管道内燃料的传热进行了分析。采用多元线性回归的方法获得了正十烷在湍流区的传热关联式,通过外壁温的计算与测量的对比,验证了实验获得的湍流传热关联式的适用性。
碳氢燃料的传热特性对于再生冷却超燃发动机的传热设计至关重要。采用电热管开展了正十烷的传热特性实验,燃料压力约4.0MPa。利用一维流动的质量和能量守恒关系,对管道内燃料的传热进行了分析。采用多元线性回归的方法获得了正十烷在湍流区的传热关联式,通过外壁温的计算与测量的对比,验证了实验获得的湍流传热关联式的适用性。
2013, 34(2):230-239.
摘要:
以波瓣混合器为研究对象,通过试验和数值计算的方法研究了其强制射流掺混的机理及进口预旋对射流掺混的作用机制。结果表明:κ-ω SST模型能较好地模拟波瓣射流掺混过程；波瓣贯穿区径向压力梯度所诱导的大尺度流向涡在射流掺混过程中起支配作用；与轴向进气工况相比,进口预旋导致附加流向涡对及中心锥下游回流区的形成,强化了射流涡系间相互作用,加速了射流掺混过程。
以波瓣混合器为研究对象,通过试验和数值计算的方法研究了其强制射流掺混的机理及进口预旋对射流掺混的作用机制。结果表明:κ-ω SST模型能较好地模拟波瓣射流掺混过程；波瓣贯穿区径向压力梯度所诱导的大尺度流向涡在射流掺混过程中起支配作用；与轴向进气工况相比,进口预旋导致附加流向涡对及中心锥下游回流区的形成,强化了射流涡系间相互作用,加速了射流掺混过程。
2013, 34(2):240-247.
摘要:
幂律型流体的雾化过程存在复杂的界面运动,用传统网格法很难精确追踪运动界面。为研究幂律型流体的雾化特性,运用SPH方法对典型的双股幂律型流体撞击雾化问题进行三维数值分析。根据文献实验,采用SPH方法模拟获得与实验条件相应的数值结果,对比后表明,二者雾化角相当吻合,数值结果还成功捕捉到液膜向液丝的破碎过程及网状的液丝分布状态,验证了方法的有效性。分析了射流速度和撞击角度对雾化角的影响,得到雾化角随着射流速度和撞击角度的增加而增大；对雾化后的速度场进行数值分析后表明,撞击点附近,惯性力的作用使速度场变化剧烈；在流体远离撞击点的过程中,粘性耗散作用使速度场趋于稳定,但速度大小小于初始撞击速度。
幂律型流体的雾化过程存在复杂的界面运动,用传统网格法很难精确追踪运动界面。为研究幂律型流体的雾化特性,运用SPH方法对典型的双股幂律型流体撞击雾化问题进行三维数值分析。根据文献实验,采用SPH方法模拟获得与实验条件相应的数值结果,对比后表明,二者雾化角相当吻合,数值结果还成功捕捉到液膜向液丝的破碎过程及网状的液丝分布状态,验证了方法的有效性。分析了射流速度和撞击角度对雾化角的影响,得到雾化角随着射流速度和撞击角度的增加而增大；对雾化后的速度场进行数值分析后表明,撞击点附近,惯性力的作用使速度场变化剧烈；在流体远离撞击点的过程中,粘性耗散作用使速度场趋于稳定,但速度大小小于初始撞击速度。
2013, 34(2):248-253.
摘要:
为探索涡-声效应对固体火箭发动机中压力振荡特性的影响,基于VKI (Von Karman Institute for Fluid Dynamics)发动机,通过改变挡板位置与燃气温度,对旋涡脱落引起的压力振荡进行了大涡模拟数值研究。耦合分析表明:挡板位于速度波腹附近,压力振荡最为严重；旋涡能量在输运过程中易于被湍流耗散,靠近喷管的二阶速度波腹处旋涡脱落压力振幅明显高于其它位置。解耦分析表明:温度对旋涡脱落频率影响不大,当旋涡脱落频率与声振频率分离后,压力振幅显著下降。
为探索涡-声效应对固体火箭发动机中压力振荡特性的影响,基于VKI (Von Karman Institute for Fluid Dynamics)发动机,通过改变挡板位置与燃气温度,对旋涡脱落引起的压力振荡进行了大涡模拟数值研究。耦合分析表明:挡板位于速度波腹附近,压力振荡最为严重；旋涡能量在输运过程中易于被湍流耗散,靠近喷管的二阶速度波腹处旋涡脱落压力振幅明显高于其它位置。解耦分析表明:温度对旋涡脱落频率影响不大,当旋涡脱落频率与声振频率分离后,压力振幅显著下降。
2013, 34(2):254-262.
摘要:
针对低温液体火箭发动机涡轮泵转子非线性系统开展了轴承支承总刚度对稳定性的影响研究。建立了涡轮泵转子非线性系统的动力学模型,分别研究了没有安装偏心和存在安装偏心条件下泵端和涡轮端轴承支承总刚度变化对转子系统稳定性的影响,给出了失稳转速随支承刚度的变化规律。研究表明:泵端轴承支承总刚度对稳定性影响较大,涡轮端轴承支承总刚度对轴系的稳定性影响较小。
针对低温液体火箭发动机涡轮泵转子非线性系统开展了轴承支承总刚度对稳定性的影响研究。建立了涡轮泵转子非线性系统的动力学模型,分别研究了没有安装偏心和存在安装偏心条件下泵端和涡轮端轴承支承总刚度变化对转子系统稳定性的影响,给出了失稳转速随支承刚度的变化规律。研究表明:泵端轴承支承总刚度对稳定性影响较大,涡轮端轴承支承总刚度对轴系的稳定性影响较小。
2013, 34(2):263-268.
摘要:
为了更有效地掌握航空发动机振动性能的影响因素,提出了改进FSVM信息熵的融合定量分析方法。首先,对模糊支持向量机(FSVM)的模糊隶属度函数进行改进,建立多类模糊隶属度计算模型。再将该方法应用到航空发动机整机振动性能评估,计算出振动故障模式与故障原因之间的权值,建立了一个多参数的发动机振动性能分析模型；并对各类振动原因对发动机整体性能的影响进行定量分析,为发动机的振动抑制提供量化参考指标。最后,通过与实际经验作比较,验证了该方法是可行和有效的。
为了更有效地掌握航空发动机振动性能的影响因素,提出了改进FSVM信息熵的融合定量分析方法。首先,对模糊支持向量机(FSVM)的模糊隶属度函数进行改进,建立多类模糊隶属度计算模型。再将该方法应用到航空发动机整机振动性能评估,计算出振动故障模式与故障原因之间的权值,建立了一个多参数的发动机振动性能分析模型；并对各类振动原因对发动机整体性能的影响进行定量分析,为发动机的振动抑制提供量化参考指标。最后,通过与实际经验作比较,验证了该方法是可行和有效的。
2013, 34(2):269-272.
摘要:
给出了一种采用径向串联方式的两级组合旋涡泵设计方法。该方法首先使用经验系数法对旋涡泵的结构参数进行初步设计,然后采用Hex/Wedge网格单元划分Proe所建立的旋涡泵三维模型的网格；进而通过CFD数值模拟反复迭代优化得出旋涡泵的最终结构参数；最后对组合旋涡泵内流场进行了仿真分析并与试验数据进行了对比分析。对比分析表明在设计点仿真数据与试验数据的相对误差不超过2%,所设计的两级组合旋涡泵达到了预期性能指标。表明该设计方法是可行、有效的。
给出了一种采用径向串联方式的两级组合旋涡泵设计方法。该方法首先使用经验系数法对旋涡泵的结构参数进行初步设计,然后采用Hex/Wedge网格单元划分Proe所建立的旋涡泵三维模型的网格；进而通过CFD数值模拟反复迭代优化得出旋涡泵的最终结构参数；最后对组合旋涡泵内流场进行了仿真分析并与试验数据进行了对比分析。对比分析表明在设计点仿真数据与试验数据的相对误差不超过2%,所设计的两级组合旋涡泵达到了预期性能指标。表明该设计方法是可行、有效的。
2013, 34(2):273-279.
摘要:
为更准确地模拟固体推进剂的细观损伤,研究复合固体推进剂的非线性力学性能,采用分子动力学方法对高填充比复合固体推进剂细观模型进行建模,验证了Surface-based cohesive方法的可行性,并替代经典粘结单元模拟了复合固体推进剂细观颗粒与基体之间界面损伤的产生和聚合。通过对比固体推进剂细观模型的计算结果,研究了复合固体推进剂颗粒粒径、位置的随机分布对固体推进剂细观损伤及宏观力学性能的影响。结果表明,采用Surface-based cohesive方法对固体推进剂细观模型较易进行有限元前处理,易收敛,计算结果比较合理。
为更准确地模拟固体推进剂的细观损伤,研究复合固体推进剂的非线性力学性能,采用分子动力学方法对高填充比复合固体推进剂细观模型进行建模,验证了Surface-based cohesive方法的可行性,并替代经典粘结单元模拟了复合固体推进剂细观颗粒与基体之间界面损伤的产生和聚合。通过对比固体推进剂细观模型的计算结果,研究了复合固体推进剂颗粒粒径、位置的随机分布对固体推进剂细观损伤及宏观力学性能的影响。结果表明,采用Surface-based cohesive方法对固体推进剂细观模型较易进行有限元前处理,易收敛,计算结果比较合理。
2013, 34(2):280-284.
摘要:
为研究温度载荷下的药柱累积损伤规律,应用线性累积损伤理论,建立了固体推进剂热粘弹性累积损伤模型,并根据不同应力水平下的蠕变破坏试验数据,获得了累积损伤的表达式；对药柱进行了热粘弹性有限元计算,得到了药柱危险部位的最大Von Mises应力随温度的变化规律,并讨论了不同贮存温度对药柱累积损伤的影响,最后针对典型海区的不同贮存温度进行了药柱的累积损伤算例分析。结果表明,温度是影响药柱损伤的重要因素,在热应力较大时药柱损伤并不总是较大；温度、应力大小以及作用时间共同决定着药柱的累积损伤。
为研究温度载荷下的药柱累积损伤规律,应用线性累积损伤理论,建立了固体推进剂热粘弹性累积损伤模型,并根据不同应力水平下的蠕变破坏试验数据,获得了累积损伤的表达式；对药柱进行了热粘弹性有限元计算,得到了药柱危险部位的最大Von Mises应力随温度的变化规律,并讨论了不同贮存温度对药柱累积损伤的影响,最后针对典型海区的不同贮存温度进行了药柱的累积损伤算例分析。结果表明,温度是影响药柱损伤的重要因素,在热应力较大时药柱损伤并不总是较大；温度、应力大小以及作用时间共同决定着药柱的累积损伤。
2013, 34(2):285-288.
摘要:
制备了Al/AP/HTPB推进剂和储氢合金/AP/HTPB推进剂,并对它们进行了DSC,PDSC,爆热和燃速测试。DSC和PDSC测试结果表明,储氢合金对AP/HTPB推进剂的凝聚相反应有催化作用,在0.1MPa和5MPa下,使其凝聚相主分解温度分别降低21.67℃和15.67℃,凝聚相反应热分别提高105.97%和21.87%；爆热测试结果表明,储氢合金对AP/HTPB推进剂的气相反应有催化作用,使气相反应热提高4.74%；燃速结果表明,储氢合金可以提高AP/HTPB推进剂的燃速。进一步研究表明,Al/AP/HTPB推进剂和储氢合金/AP/HTPB推进剂的燃速与爆热存在一定的相关性。总结出了燃速-爆热关系式。
制备了Al/AP/HTPB推进剂和储氢合金/AP/HTPB推进剂,并对它们进行了DSC,PDSC,爆热和燃速测试。DSC和PDSC测试结果表明,储氢合金对AP/HTPB推进剂的凝聚相反应有催化作用,在0.1MPa和5MPa下,使其凝聚相主分解温度分别降低21.67℃和15.67℃,凝聚相反应热分别提高105.97%和21.87%；爆热测试结果表明,储氢合金对AP/HTPB推进剂的气相反应有催化作用,使气相反应热提高4.74%；燃速结果表明,储氢合金可以提高AP/HTPB推进剂的燃速。进一步研究表明,Al/AP/HTPB推进剂和储氢合金/AP/HTPB推进剂的燃速与爆热存在一定的相关性。总结出了燃速-爆热关系式。
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