中心进气式固体火箭冲压发动机试验研究

设计了采用中心进气式固冲试验发动机,通过直连式试验考核了其点火和燃烧性能,对其反应流场进行了数值模拟,并与试验结果进行了对比。研究结果表明,这种新型结构的冲压发动机可行;碳氢贫氧推进剂燃烧效率高于含硼贫氧推进剂,而能量相对较低;采用的数值计算模型和方法适用于分析中心进气式固冲发动机反应流场。     

加热器在冲压发动机试验技术中的应用研究

直连试验技术是冲压发动机研究中一项非常关键的技术,论证分析了如何模拟直连试验模型进口流量、总温及总压等关键参数,并以此为基础研制了一种高室压、大流量及耐高温的空气加热器,通过对该加热器和试验台相关组件的试验研究,结果表明以空气、氧气及煤油组织燃烧的加热器工作性能良好,解决了冲压发动机直连试验这项关键技术。     

金属/水反应冲压发动机进水管路的工作特性

基于水与金属燃料反应的水冲压发动机是一种新型的水下动力装置。进水管路是金属/水反应冲压发动机的一个重要部件。为了研究进水管路的工作特性,在理论分析和一维设计的基础上,设计出某一工作状态下的进水管路结构参数,并进行了数值模拟。结果表明,管路中出现汽蚀现象;随着出口压强的增大,总压损失减小,流量系数减小;随着来流速度的增大,总压损失增大,流量系数先增大后减小;随着工作深度的增加,总压损失增大,流量系数增大。     

压缩空气瓶内凝结水水位检测方法的探讨

由于压缩空气瓶在使用过程中会出现瓶内残留凝结水的现象,从而影响压缩空气瓶的容积,并产生化学腐蚀,影响气瓶的整体强度和耐压性能及其的寿命。为此,应掌握气瓶内凝结水水位情况,并且提高检测水位准确度。提出了一种利用气体状态方程来计算压缩空气瓶的冷凝水水位新见解,对压缩空气瓶的安全使用具有重要意义。     

固体燃料冲压发动机自持燃烧的影响因素

采用试验和仿真方法,研究了固体燃料冲压发动机(SFRJ)自持燃烧的主要影响因素。研究结果表明:SFRJ内为典型的扩散火焰,化学反应特征时间与反应物停留特征时间的比值是影响发动机自持燃烧的关键参数,该值越小,扩散火焰越稳定;本文研究工况下,较小的后台阶高度即可保证发动机实现自持燃烧,后台阶稳定火焰的物理原因是在固体燃料表面附近形成一个低速区,保证了固体燃料的分解燃烧,当台阶高度为0时,由于化学反应特征时间与反应物停留特征时间的比值迅速增加,SFRJ无法自持燃烧;台阶高度较小时,点火过程会对SFRJ的稳定燃烧产生影响,SFRJ可能会出现熄火复燃现象。     

RAT系统作动筒阻尼孔的设计与仿真技术

冲压空气涡轮（Ramjet air turbine，RAT）在紧急情况下释放能够为飞机提供所需的电能和液压动力，从而保证飞机安全。RAT系统能否在规定时间内顺利释放是保证飞机安全的关键，其释放速度主要靠作动筒的阻尼孔来控制，但是目前国内在RAT作动筒阻尼孔的设计方面缺乏研究。为此，利用仿真技术，开展了RAT系统作动筒阻尼孔的设计研究。首先根据RAT作动筒的结构和工作原理，使用AMESim建立了RAT作动筒模型，并验证了模型的正确性。AMESim是一种基于物理模型的建模仿真平台，其中包含液压元件设计库、动力传动库等，在液压系统的建模仿真方面应用十分广泛。然后通过仿真试验，研究了阻尼孔的设计对RAT释放时间的影响规律及程度。最后，针对支线飞机和小型飞机的RAT释放时间要求（0.6~0.8 s），对阻尼孔进行了最优设计，从而为RAT系统作动筒阻尼孔的设计工作提供支持。     

高温风洞收集口喷水降温数值仿真研究

针对高温风洞中扩压器前段壁面防热问题，提出对高温气流外缘喷水降温的方法。通过在收集器入口与喷管出口间安装喷水环，利用液态水汽化吸热对高温气流进行降温，使扩压器壁面形成低温保护层。为了解该方法降温效果，本文利用DPM、组分输运等模型的耦合建立了超声速两相流CFD模型，对向超声速热气流喷水进行降温的过程进行了数值计算，计算结果表明，扩压器启动后有显著的降温保护效果。同时，为探索风洞排气背压和喷水量对风洞流场和壁面降温效果的影响，通过计算得出了变排气背压、变喷水量与降温效果之间的关系，为高温风洞收集口喷水降温装置的优化设计提供了参考。     

Kinetics of gas-Grain Reactions in the Solar Nebula

Thermochemical equilibrium calculations predict gas phase, gas-grain, and solid phase reactions as a function of pressure and temperature in the solar nebula. However, chemical reactions proceed at different rates, which generally decrease exponentially with decreasing temperature. At sufficiently low temperatures (which vary depending on the specific reaction) there may not have been enough time for the predicted equilibrium chemistry to have taken place before the local environment cooled significantly or before the gaseous solar nebula was dispersed. As a consequence, some of the high temperature chemistry established in sufficiently hot regions of the solar nebula may be quenched or frozen in without the production of predicted low temperature phases. Experimental studies and theoretical models of three exemplary low temperature reactions, the formation of troilite (FeS), magnetite (Fe₃O₄), and hydrous silicates, have been done to quantify these ideas. A comparison of the chemical reaction rates with the estimated nebular lifetime of 0.1-10 million years indicates that troilite formation proceeded to completion in the solar nebula. Magnetite formation was much slower and only thin magnetite rims could have formed on metal grains. Hydrous silicate formation is predicted to be even slower, and hydrous silicates in meteorites and interplanetary dust particles probably formed later on the parent bodies of these objects, instead of in the solar nebula. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

带整体式粒子分离器的涡轴发动机进口支板的三维积冰数值研究

整体式粒子分离器对涡轴发动机的气动乃至积冰都会有影响。为了获得涡轴发动机进口支板的积冰特性,以包含整体式粒子分离器的涡轴发动机进气机匣为模型,选取间断最大结冰条件,采用欧拉-欧拉法模拟了进气机匣内的空气-过冷水滴两相流场,并计算了支板表面的水滴撞击特性,再应用考虑水膜流动和蒸发的三维积冰模型对支板表面的积冰进行了模拟。计算结果表明,机匣进口的水滴有99.4%进入了扫气流道,而且结冰参数在支板前缘上游呈现出明显的周向不均匀性。对于主流道下游的4片支板,仅距离蜗壳起始位置最近的支板前缘局部受到显著的水滴撞击,最大水收集系数达到3.8,当积冰总时间为74s时,该支板表面最大积冰厚度约8mm,其余3片支板表面几乎没有水滴撞击和积冰现象。本文的研究结果可为考虑整体式粒子分离器影响的涡轴发动机进口支板的防冰设计提供依据。     

不同密度比球体入水空泡流体动力特性研究

基于实验与数值计算相结合的方法,针对不同密度比的疏水性球体开展了垂直入水空泡形态及水下流体动力特性研究。建立了基于高速摄像法的小型航行体入水实验系统,并进行了入水空泡高速录像观察。基于VOF方法和动网格技术建立了考虑表面润湿性的回转体入水数值模拟方法。通过与实验结果对比,验证了数值方法的准确性和有效性。基于对实验与数值结果的分析,总结了疏水性球体的入水空泡及水冠发展随密度比与入水冲击速度的变化规律,对比了不同密度比球体在水下空泡夹断前后的流体动力系数。结果表明:随着入水冲击速度的增加,球体动能加大,入水空泡和水冠尺度增大,并从准静态闭合空泡逐渐发展为深闭合及面闭合空泡,临界速度随着密度比的增加而减小。此外,空泡夹断后会形成上下两股高速射流,射流的进一步运动加速了水面及球体附近空泡的溃灭。在流体动力特性方面,球体带空泡航行阶段的时均流体动力系数随密度比的增加而减小,而随入水冲击速度的变化较小,同时空泡夹断会造成流体动力较大波动。