球面收敛二元矢量喷管气动及红外特性研究:模拟高空状态

针对高空状态下球面收敛二元矢量喷管排气系统,通过数值模拟研究了喷管俯仰偏转角对排气系统气动和红外辐射特性的影响,并与地面状态进行了对比分析.在该研究参数范围内,研究结果表明:在俯仰偏转角为20°范围内,俯仰偏转对排气系统推力系数和总压恢复系数的影响微弱,气动推力矢量角与俯仰偏转角几乎相等,高空状态下,喷管的推力系数和总压恢复系数下降0.5%与1.1%；热喷流峰值红外辐射强度仅为地面状态的12%~24%,排气系统的总体红外辐射强度峰值与地面状态下的比值峰值在0.35~0.45之间；随着下俯仰偏转角的增加,排气系统红外辐射峰值呈现下降的趋势.      

临近空间太阳电池组件热力学特性仿真分析

临近空间飞行器依靠搭载的柔性太阳电池组件和储能电池组构成的能源系统,可在临近空间长期飞行和驻留,完成地面观测、无线通信、军事侦察等任务,因而成为各国航天航空领域发展的热点之一。由于太阳电池组件能量转化效率只有20%左右,大部分太阳光能量吸收后转化为热。这部分热传导到高空气球内部,将造成内部气流紊乱,增加高空气球姿态控制难度,而温度升高引起的热应力甚至可能破坏柔性太阳电池组件。本文通过计算机模拟太阳组件在高空气球蒙皮上的工作条件,建立组件结构模型及热传递数学模型,仿真得到电池组件实际工作时的温度场和应力场分布情况,对高空气球供电组件的结构优化、工作状态的掌握具有指导意义。     

1种节能环保带喷射泵的排气引射器设计方案

提出了1种新式带喷射泵的排气引射器设计方案。通过计算表明，在高空模拟试验台中应用带有喷射泵的引射器，可以将湿燃气中的水蒸气冷凝分离出来，减少次流流量，降低排气温度，大幅度提高燃气总压，从而提高引射系数，并可实现无污染排放。     

自动和半自动探针台的载片台水平位移测量方法研究

为解决自动和半自动探针台的载片台水平方向位移发生偏差时,导致探针压点位置不准,从而使测试结果不可靠,甚至伤及芯片和探针的问题。根据实际工艺和溯源机构的标准器具特性,设计了标准尺的图形,在苏打玻璃上电镀5μm宽的金线条,制作成152.4mm×20mm的长方形标准尺,其测量范围为(0~150)mm。对标准尺进行了定标,定标不确定度为1.0μm。在测量范围内,进行了试验分析,评定了测量不确定度。结果表明:标准尺测量的水平位移偏差小于4μm,满足测试需求。     

基于一种贝叶斯优化框架的高空螺旋桨气动优化设计

为了在可接受时长内获得高空螺旋桨气动方案的最优解，提出一种基于贝叶斯优化框架的高空螺旋桨气动外形优化设计方法。该方法以拉丁超立方抽样获取螺旋桨气动外形参数的初始样本点，建立以该参数为输入、数值模拟获取螺旋桨气动性能为输出的初代高斯过程模型；以遗传算法和三种并行加点准则构成的子优化获取新样本点，求取新样本点的气动性能，并更新样本数据和高斯过程模型。该方法可以使新样本点快速向最优解附近集中，从而提高最优解附近的模型近似精度。为验证模拟方法，加工了某高空螺旋桨进行地面试验。与模拟结果相比，试验推力平均误差2.34%、扭矩平均误差3.33%。以课题组自研的6个低雷诺数翼型为基础，使用该方法对某高空太阳能无人机螺旋桨进行优化设计，优化结果显示：螺旋桨在设计点推力提高9.24%、效率提高8.13%。研究结果表明，该方法对高空螺旋桨优化设计及相关工程应用具有较强的参考价值。     

太阳辐射对航空发动机露天试车台热变形的影响

航空发动机露天试车台暴露于室外大气环境中，太阳辐射将导致其结构热变形，直接影响测试精度。首先使用ASHRAE模型对ANSYS Workbench中Solar Calculator功能模块的辐射计算结果进行验证，确定了模块计算的准确性；然后基于Solar Calculator功能模块对露天试车台结构温度场进行计算分析，探究了太阳辐射对露天试车台结构热变形的影响。结果表明，利用Solar Calculator功能模块计算太阳辐射强度最大误差为5.20%，露天试车台因温度变化导致在x、y、z方向上分别伸长0.033%、0.107%和0.020%。还对基于有限元结构建模与利用线膨胀系数估算的结构变形进行了计算，两种算法的平均误差在6.52%以内，验证了有限元模型用于热变形计算的合理性。     

高空试车台供气压缩机组动态仿真建模方法研究

针对国内高空试车台研究中缺少对供气压缩机组动态仿真研究方法的现状，提出了一种适用于该热力系统的动态仿真建模方法。基于守恒方程，获得了压缩机、管网、换热器、调节阀的动态仿真计算模型；将Greitzer压缩机模型应用到复杂热力系统的动态建模中；在容腔模型的基础上增加流动损失计算模块，提出了“容腔-损失”管网模型。在Matlab/Simulink平台上搭建了某试车台供气压缩机组动态仿真模型。将仿真结果与实验结果对比，验证压缩机、管网等部件动态仿真模型的可靠性。其中，压力、温度的仿真结果的平均误差均小于1%；与传统的容腔模型相比，“容腔-损失”管网模型误差明显减小。证明了该建模方法的精确度与可靠性。