失重状态下圆环形容器内旋转液体的液面形状分析

本文研究失重状态下圆环形容器内稳态旋转液体的液面形状。在确定了液面极值点的位置后，导出了液面形状的积分计算公式。本文还分析了液面破裂时的临界转速，并求得了液面位置与液体体积之间的关系式。     

液体在具有下凹型共底贮箱内的晃动特性试验研究

一、引言在大型多级液体火箭中,其第二、三级往往采用共底贮箱的结构形式。这样,贮箱内的液体晃动特性与箱底形状有着更密切关系。对具有椭球型箱底的贮箱,可参照[1]的研究结果,等效成液体的自由液面及体积相同的直圆柱平底贮箱来计算液体晃动频率等参数。对于上凸型共底贮箱,在液面为圆环形部分,可参照[2]的方法,把它等效成同样体积及同样自由液面的圆环形平底贮箱。对于下凹型共底贮箱,在液面为圆环形部分,由于贮箱内的液体运动不像上凸型共底那样,明显地受到共底的限制,因而不能直接引用[1,2]的结果。本文用试验研究方法,观察了下凹型共底贮箱内的液体运动特点,测定了液体晃动的一阶固有频率和相应的阻尼值。试验研     

壁面带微结构管道内Cassie状态稳定性的实验研究

保持液体在微结构表面处于Cassie状态,是流动减阻的关键.首先利用MicroPTV分别测量了带微结构侧壁处于Cassie和Wenzel状态下的流场速度,表明Cassie状态下近壁速度提高至光滑表面的1.6倍,而Wenzel状态下近壁速度将减小.通过精细控制微管道的驱动压强,观察了液体在近壁由Cassie向Wenzel状态的转变,并测出C/W转变的临界压强值△pcr约10.9kPa,与Laplace理论预测值10.15kPa基本相符.考虑到Cassie状态失稳也会发生在液体进样过程中,实验还观察了微结构角点对液体进样的“锚定”作用,并初步分析了液体进样中自由液面在微结构表面保持Cassie状态的条件.     

失重环境与液体管理

前言近20年来随着宇航技术的发展,国外对失重环境进行了大量研究工作。我国也利用飞机、落塔和1-g模拟等手段开展了这方面的研究工作,对失重和低重环境下贮箱中液一气界面静平衡形状,液体重定位,出流、气蚀及晃动等问题进行了失重模拟试验和分析。本文仅就国外进行的流体静动力学,宇航工程中推进系统的液体管理及其它有关问题作综合介绍,以便有关单位参考。     

短时微重力环境下的浮力-热毛细对流

在NMLC落塔中,以大Pr数硅油作为实验介质,对短时微重力环境下矩形液池中的液面变形和浮力热毛细对流进行了初步的实验研究.观测了气液自由界面的变形过程,确定了重定位时间,并验证了毛细爬升的两个特征时间;通过实验发现楔形结构和挡板对于液面控制有一定的作用,但是要想获得更好的控制效果,还需要采取其它措施使内角处不满足Concus-Finn条件;运用PIV方法得到了液体内部对流速度场,观察到了在重力水平突变和液面大变形的条件下浮力热毛细对流的转变过程.     

《失重环境下液—气界面静平衡形状计算手册》简介

失重环境下液—气界面静平衡形状是液体推进剂管理系统设计的依据,是流体动力及热传导分析的初始条件,因此很多人在这方面提出了分析方法并进行了试验。因所求解必须满足贮箱中气体体积的初始值和由液体性质及贮箱材料所确定的液—气界面与贮箱壁接触角θ的边界条件,须解不定边值微分方程组,计算工作量较大。     

运载火箭贮箱的消旋试验

本文讨论运载火箭双出口贮箱的消旋问题,提出了十字分隔板和圆板消旋器,并通过大模型试验确定其结构尺寸。试验中引入液面波高相似参数,以模拟液体晃动和增压气流对液面冲击的效应。贮箱液体剩余量测量采用称重法,其精度比液位观测法有明显提高。     

失重或低重环境下表面张力液体推进剂管理装置

本报告简要介绍了轨道飞行器在失重或低重环境下液体推进剂管理方法,并重点介绍了先进表面张力液体管理装置的工作原理。供设计者参考。     

前飞状态直升机旋翼的自由尾迹计算

应用时间步进方法，建立了一个前飞旋翼的全展自由尾迹模型。该模型采用圆弧涡元作为基本涡元，并依据自由尾迹涡线确定远尾迹形状以使远尾迹更接近实际和自由。为表明方法的有效性，分别以ＵＨ－１和Ｈ－３４两种直升机旋翼为算例，计算了不同前飞状态的自由尾迹形状，展示出小速度时尾迹畸变和叶尖涡卷绕的重要特征。在此基础上，应用自由尾迹分析，对前飞桨叶气动载荷进行了计算，分析了计及尾迹畸变对改进载荷计算的作用。     

本刊“微重力环境工程”题录

1张秀清.许达明.失重环境对火箭导弹工程的影响(综述)‘1973(2).2刘春辉.失重对宇航器的影响(文献综述).1975(3).3刘春辉译,冯振兴校.用于空间运载器流体系统研究的零重力设备(译文).1975(3).‘褚桂敏译,张秀清校.人马座液氢贮箱相似模型的低重力重定位(译文).19”(2).5许达明.相似方法在失重环境试验中的应用.1978(3).6张秀清.失重环境(一)ACS系统液体管理,1 978(3).7应桂炉.大型运载火箭的推进剂液体控制问题.1980(1).8张秀清、失重环境与液体管理,1980(1).9褚桂敏.低g晃动与飞机低g飞行试验.1981(2).10方良玉,张景芳.液体火箭贮箱中的…     

大型运载火箭的推进剂液体控制问题

引言发射同步卫星的运载火箭常要求在停候轨道上滑行一段时间,然后再起动发动机将其推进到转移轨道。滑行期间貯箱内推进剂液体处于“失重”状态,液气界面的稳定性很差,在外界干扰作用下推进剂液体很容易离开原来位置.这种状态对于运载火箭重心控制、发动机再起动和排气系统工作都是很不利的.所以,如何保证滑行期间推进剂液体在所需要位置是运载火箭设计的基本问题之一。推进剂液体的控制方法很多,大型运载火箭常用的方法有连续正推火箭、间断正推火箭和蓄留器。连续正推火箭法的原理是利用正推火箭推力产生的低重力环境,使推进剂液     

贮箱内液体晃动特性及其力学参数的识别问题

本文研究贮箱内液体晃动的动力学特性及其力学参数的识别问题。首先,以平底圆柱形容器为研究对象进行晃动试验,给出了液体小幅晃动力学特性的一些定性观察结果。然后,建立了晃动液体和运动容器耦合振动的力学模型,通过实测容器作自由衰减运动时的位移信号,分别采用Ibrahim法和广义最小二乘修改的偏差校正法识别液体与容器耦合振动的动力学特性,识别结果与理论分析结果是一致的。根据识别结果,可反推出液体一阶晃动等效动力模型的力学参数,从而为确定复杂流固耦合结构的动力学特性及复杂形状贮箱中液体晃动等效动力模型的力学参数探讨了一种新的有效方法。     

失重环境<一> ACS系统液体管理

<一>失重环境液体管理一.失重(O—g)及落塔试验 1.定义:一个运动体、当共加速度向量与重力加速度向量相等时即失重(简称O—g)表示如下:2.自由落体一落塔失重环境模拟的理论根据图<一>补     

爆炸冲击波作用下液体抛撒初期射流形成的实验研究

通过采用Speedcam高速摄影仪拍摄了爆炸冲击波作用下装盛液体容器薄壁变形、破裂,液体射流形成、消失等过程;分析了装盛液体容器半径、装药量、壁厚、液体密度、装盛液体容器高度及装盛液体容器形状对液体抛撒初期射流的影响。     

淹没射流湍流场的 TR-PIV 测量及流场结构演变的 POB 分析

利用平面激光诱导荧光流动显示技术(LIF)和二维高速粒子图像测速技术(TR-PIV)对淹没射流和自由面相互作用湍流场进行了细致的测量,并利用本征正交分解方法(POD)对测得的流场进行分解,提取流场中含能大尺度结构并分析其与自由面相互作用特点。射流出口雷诺数 Re =5600,淹没深度 H/D =4。LIF 实验结果表明:自由液面的存在使得射流在向下游扩散发展中存在向上运动的趋势。时均流场也表明射流上半部分扩散速率更快,在相互作用区域,最大速度位置逐渐向自由液面靠近,类似自由射流的流向湍流度双峰值分布形式随流向距离增大而逐渐消失。POD 分解得到的空间模态表明:射流中有序的相干结构在上游逐渐发展,随后迅速向上发展并与自由液面发生相互作用,在下游,由于自由液面的限制,大尺度结构又开始向下发展。     

粘性流体大幅晃动的ALE有限元模拟

采用有限元法数值求解了具有自由液面大幅移动边界的Navier－Stokes方程。对流体区域采用了任意的拉洛朗一欧拉（ALE）运动学描述，网格结点可以任意移动而不依赖于流体的运动，结合了拉格朗目描述易于处理移动边界与区域变形的优点和欧拉描述可克服单元缠结的优点，提出了简单合理的网格更新方法，能精确地跟踪运动的自由液面。为了更精确地处理强对流项的作用，采用了迎风流线Petrov－Galerkin（SUPG）加权余量法建立有限元方程。算例表明本方法对贮箱内流体的非稳态大幅晃动过程的数值模拟非常成功。     

失重对宇航器的影响(文献综述)

一、前言伴随着宇航科学的发展,失重现象越来越受到人们的重视。特别是1957年宇航的进展,失重行为的研究已成为科学和工程上的重要內容。“失重”、“零G”、“零重力”或“自由下落”有时作为同义语来应用。“失重”一词多少是一种“误称”,甚至在空间也仍然存在太阳或其它星球的重力吸引,真正的零重力场仅存在于地球和月球或其它天体之间的平衡点上。对于一个轨道宇航器来说,重力场不     

细长体出水动力学的实验研究及数值模拟

航行体出水过程涉及到气液两相交界,流场是非定常且高度非线性的,是一个非常复杂的过程。为了深入研究该问题,采用实验和数值模拟相结合的方法研究了细长体垂直出水过程的水动力特性。实验在二维水箱中进行,采用高速摄影仪拍摄了不同速度下细长体垂直出水流场。数值模拟采用 VOF 模型,结合动网格和 UDF 技术对相应的实验工况进行了模拟。研究了细长体水下运动过程中空泡的生长和溃灭机理,以及细长体出水时对自由液面的干扰规律。实验研究表明:(1)细长体在完全出水时刻出水速度发生突增;(2)随着细长体速度的增大,空泡产生的部位是从尾部开始,然后再在头部出现;(3)当细长体头部没有局部空泡产生的时候,细长体出水时会造成明显液面隆起现象,当细长体头部产生局部空泡后,细长体出水时,没有明显液面隆起现象,但是会产生“喷溅”现象。数值计算表明:在不产生空泡的情况下,细长体头部接近水面到完全出水的过程中,自由液面都会隆起,尾部出水时液面隆起的程度比头部出水时大。通过比较数值计算结果与实验结果,两者吻合较好。     

快速多极展开算法在自由尾迹分析中的应用

针对旋翼自由尾迹分析的计算效率问题,对快速多极展开算法(Fast multipole method,FMM)在基于直线涡元的尾迹互诱导速度计算中的应用开展了研究。分别构建了悬停和前飞状态下诱导速度多极展开计算的定义域;在进行远场诱导速度计算时,将直线涡元等效为涡粒,推导了诱导速度的多极展开表达式。通过对悬停和前飞状态下旋翼尾迹中涡元诱导速度的计算,分析了该方法的加速特性和准确性。在此基础上,采用多极展开算法求解了旋翼模型在悬停和前飞状态下的自由尾迹几何形状和桨盘诱导入流分布,并与直接计算结果和实验数据进行了对比,表明FMM算法在提高计算效率的同时能够保持较高的精度。     

威布尔分布零失效场合形状参数m的估计

给出了威布尔分布寿命型产品,在零失效试验数据场合,威布尔分布形状参数m的修正极大似然估计方法和求解方程。例示了某型液体火箭发动机m数的求解和可靠性评估,以及某型液体火箭发动机研制试验方案策划。