基于横向二次射流的水下推力矢量方法

提出一种基于横向二次射流的水下推力矢量技术,通过二次射流的横向速度场诱导主流发生偏转,建立了推力矢量偏角与流速偏角的数学关系,证明了通过主流偏转实现推力矢量偏转的有效性。通过数值计算方法分析了不同二次射流深度、不同二次射流/主流体积比及不同二次射流/主流速度比条件下主流偏转角度变化。结果显示:随着二次射流深度的增加,主流受到壁面阻碍作用增强,因而偏转角度减小。随着二次射流/主流体积比的减小,出口负压区所占比例减小,主流偏转角度增加,且当体积比减小到一定值后,负压影响可以忽略,主流不再随体积比而变化。主流偏转角度随速度比增加而增加,且在速度比一定的条件下,速度数值的变化对主流偏转没有影响。设计了一种主流为圆形射流的水下矢量推进器,对其数值分析结果揭示:当位于射流中剖面同侧的二次射流全部作动时,主流可以取得最大的偏转角度,且主流的偏转方向可以通过使不同的二次射流组合处于作动状态进行控制。      

水导激光加工CFRP深槽微观形貌特性

碳纤维增强塑料(CFRP)中树脂基体和纤维增强相两种异质材料的性能存在巨大差异，使得其在航空航天领域的广泛应用受到现有加工能力的制约。因此，具有热损伤小、加工深度能力强等优势的水导激光加工技术在特种加工领域展现出优越的加工能力。基于有限元法中的单元生死技术，建立了水导激光加工非均质纤维树脂基体的三维瞬态温度场模型。在该模型下，利用双向循环扫描的加工方式对切面的微观形貌进行仿真与实验研究。研究表明：水导激光加工时水射流对材料的强对流换热效果显著，使材料的去除率和排屑率保持在一个较高的水平。在深槽加工时，铺层为90°的表层碳纤维会出现断裂现象，这成为断面损伤的主要来源。通过对切面不同侧边、不同深度的表面形貌进行分析，认为水射流高效的排屑率是实现水导激光高精度加工的关键因素。因此，改变扫描深宽比能有效减少深槽处的纤维损伤，切面可以获得较小的粗糙度和锥度。当扫描深宽比减少一倍时，损伤区域缩小46%。