立式捏合机搅拌桨尖混沌运动的可视化试验研究

建立了混合釜流场映射模型,分析了双轴行星运动搅拌桨桨尖运动方程,绘制了桨尖运动轨迹平面图,发现轨迹分布可以遍历混合釜流场径向截面,进而绘制了桨尖运动轨迹的Poincaré截面图,发现Poincaré截面图中的离散点在固定的区域内聚集,发生了混沌运动,并且离散点的密集程度与搅拌时间和搅拌转速相关。随后分析其与搅拌桨转速、旋转时间的对应关系,搅拌桨公转运动的长期行为对桨尖运动轨迹的影响被不断放大,最终产生混沌现象,揭示了混合釜流场混沌运动产生的原因。通过混合釜流场可视化示踪实验,观察示踪剂在混合釜内随搅拌桨转动的运动状态,证明了混合釜流场存在拉伸、剪切与折叠作用,具备Smale马蹄映射的特征,验证了混合釜模型的混沌理论,搅拌桨桨尖的行星运动将使混合釜流场最终引发混沌运动。     

立式捏合机搅拌桨螺旋角影响数值分析

以计算流体力学方法为工具,研究了搅拌桨螺旋角对立式捏合机混合性能的影响.建立了立式捏合机混合过程的流体运动方程,完成了混合锅内流场的数值模拟,确定了立式捏合机混合性能评价指标,详细分析了搅拌桨螺旋角的变化对评价指标的影响.分析表明,当空心桨螺旋角取43°～48°范围内的值时,立式捏合机具有较好的扭矩特性,混合同样体积的物料时单位体积功耗小,同时具有较高的轴循环能力和稳定的剪切特性,混合效率也较好.     

立式捏合机桨叶结构与桨叶变形量的CFD仿真

立式捏合机搅拌槽内桨叶与物料之间的相互作用会引起桨叶的变形量。为揭示桨叶结构参数与桨叶变形量之间的变化关系,选取1 L两桨立式捏合机为研究对象,基于ANSYS Workbench 14.5仿真分析软件采用流-固耦合方法,研究了桨叶结构参数(间隙、螺旋角)对桨叶变形量的影响。研究结果表明,增大桨桨间隙使空心桨最大变形量逐渐减小,使实心桨最大变形量先减小、后增大;增大桨叶螺旋角使空心桨最大变形量逐渐减小,使实心桨最大变形量逐渐增大。     

《固体火箭技术》1993～1994年度优秀论文评选结果1993年优秀论文：

《固体火箭技术》１９９３～１９９４年度优秀论文评选结果１９９３年优秀论文：一等奖珠承全轴摆动喷管的设计和分忻（杨思考第３期：２３～３０）二等奖立式捏合机搅拌桨的设计（王正芳翟瑞清第１期：６５～６９）高燃速了羟推进剂配方研究（谈景径杨可喜戴汕雅王法祥第...     

固体推进剂混合装备研究现状与发展

固体推进剂由粘度很高的粘合剂与各种添加成分混合而成,混合过程中物料内部产生巨大的粘阻力,且物料主要组分都属于含能材料,混合装备在混合原理、混合过程安全性以及性价比等方面均有较高要求。根据固体推进剂混合装备的结构和功能的不同,介绍了以立式混合机为代表的有桨批产式设备,以双螺杆混合机、蠕动混合机和多腔混合机为代表的有桨连续混合装备,以可一体化原位混合装药的声共振混合机为代表的无桨式混合装备。并结合CFD在化工领域搅拌釜的仿真模拟技术和法国Herakles公司开展的大型立式混合机混合复合固体推进剂的仿真分析,指出仿真技术是推动混合工艺装备技术发展的动力。最后,指出自动化立式混合机、双螺杆混合机及声共振混合机等代表了固体推进剂制造业先进混合装备的发展方向,相关技术的快速发展是实现固体推进剂智能制造的基础。     

立式捏合机桨叶扭矩特性的CFD仿真研究

桨叶是立式捏合机的重要部件,其直接关系到立式捏合机混合效率及混合扭矩。采用CFD方法研究了立式捏合机工艺参数(转速、转动模式)及桨叶结构参数(桨桨间隙)变化对空心桨瞬时扭矩和平均扭矩的影响。研究结果表明,桨叶瞬时扭矩与空心桨和实心桨相对位置有关,桨叶转速只影响桨叶瞬时扭矩值,桨叶平均扭矩与桨叶转速呈线性关系;混合物料为牛顿体流体时,不同转动模式(正转、反转)对桨叶平均扭矩的影响较小。     

立式捏合机桨叶结构参数对混合釜流场影响的仿真分析

为揭示立式捏合机桨叶几何结构参数与混合釜流场之间的关系,以1 L两桨立式捏合机为研究对象,采用计算流体力学ANSYS Fluent 14.5软件对立式捏合机进行了三维模型仿真研究,分析了桨叶结构参数(桨桨间隙、桨叶螺旋角)的改变对混合物料挤压应力和剪切应力的影响。结果表明,增大桨桨间隙可减小桨叶对混合物料的挤压应力和剪切应力,空心桨螺旋角分别为40°、45°、50°,桨桨间隙由1.0 mm增加到3.0 mm,挤压应力、剪切应力分别平均减小了82.4%、57.23%;增大桨叶螺旋角可增大桨叶对混合物料的挤压应力和剪切应力,空心桨间隙分别为1.0、2.0 mm,桨叶螺旋角由35°增加到55°,挤压应力、剪切应力分别平均增加了92.8%、55.7%。     

螺桨风扇发动机将应用于巡航导弹

根据美国工业界最近为美国空军和海军进行的研究结果,螺桨风扇发动机可用于美国下一代巡航导弹。波音公司和麦道公司正在设计这种推进装置和采用螺桨风扇发动机的导弹结构形式。麦道公司的研究主要满足海军巡航导弹的需要,而波音公司则研究螺桨风扇发动机在空射巡航导弹上的应用。     

基于流场模拟的复杂形面搅拌桨叶三维设计与优化系统

为实现立式捏合机搅拌桨叶全三维设计与优化,集成搅拌桨叶几何造型、流场模拟与机械性能分析,开发了基于流场模拟的复杂形面搅拌桨叶三维设计与优化系统.分析搅拌桨叶运动特性,建立搅拌桨叶的三维参数化模型;综合搅拌桨叶的几何造型、运动方式、混合工艺条件,在虚拟环境中真实地模拟搅拌桨叶混合过程,快速分析与评价搅拌桨叶几何形状与流场特征的关系;在虚拟环境下,将流场模拟结果作为负载,添加在搅拌桨叶上,对其机械性能进行分析与优化.通过工程设计实例,对这套方法进行验证,设计结果成功地应用于生产实践.应用结果表明这套系统可以缩短设计时间20%,设计的设备能耗降低5%.     

搅拌机有关搅拌技术的分析和探讨

本文对搅拌机的有关搅拌技术:搅拌混合特性、均一化问题、传热问题、节能问题、相似与放大问题等进行了分析,确定了评价搅拌的特性参数和影响搅拌的主要关系,提出了必须重视搅拌技术的研究,以便更好指导实际搅拌操作。     

大功率、高转速、高扬程涡轮泵振动分析与减振研究

比功率和能量密度都很高的火箭发动机涡轮泵,工作时引起振动的基本原因之一是较大的损失功作用在质量较小的产品上,减振必须是以提高组件的效率降低其振动比载荷为首选措施,同时改变其刚度与强度。组件中动、静件叶片之间的能量转换是引起流体压力脉动的主要原因,避免压力脉动的频率与转子转动的倍频耦合,特别是较低的倍频,是降低产品耦合振动的关键。流体密封间隙内的激振力对产品振动的影响很复杂,但激振力的主频与转子的某一固有频率接近时,将会对转子激起很大的振动,改变密封间隙内流体激振力的频率是抑制流—固耦合振动的主要方向。     

提高液体火箭发动机诱导轮汽蚀性能的研究

诱导轮叶型的设计应尽可能减少静压降,并保证叶片的负荷分布均匀,减轻叶片的汽蚀破坏。利用CFD技术分析了阶梯壳体和叶片打孔对诱导轮叶片负荷的影响,计算结果表明这些措施都可以降低叶片前缘的负荷。相比较于叶片打孔,阶梯壳体更加有助于降低叶片前缘的负荷,在一定程度上提高诱导轮汽蚀性能。最后,通过基于混合模型的汽蚀计算验证了上述结论的正确性。     

立式混合机桨叶运动轨迹分析

介绍利用坐标变换原理建立双桨行星立式混合机桨叶运动轨迹数学模型的方法及利用计算机绘制桨叶运动轨迹的技术，并以该数学模型分析了空心桨叶棱边与锅壁最小间隙的分布规律，同时分析了公转和自转变比不同时，桨叶和锅壁间死区对被混物料混合效果的影响     

诱导轮旋转汽蚀数值模拟

旋转汽蚀是诱导轮汽蚀不稳定现象中常见的一种,可导致叶片承受循环载荷,引发轴振动,对涡轮泵工作的可靠性造成威胁.本文对一个3叶片诱导轮进行了考虑汽蚀的定常和非定常流动计算,在特定的汽蚀数范围内,在非定常流动计算结果中观察到了旋转汽蚀现象.然后,对一典型计算结果,分析了旋转汽蚀发生时叶片气穴尺寸以及攻角随时间的变化情况.结果表明,叶片上的气穴尺寸与下游相邻叶片的攻角的变化趋势大致相同,但是在气穴尺寸的最大值点附近的变化趋势相反.此外,在叶片气穴尺寸的一个变化周期内,气穴尺寸的变化率与其攻角的变化趋势不完全吻合.     

串接式BENFIELD对接加载约束子结构法——带冠涡轮叶片和压气机叶片的动力分析

本文把Benfield和Hruda的对接加载约束子结构法加以推广,导出一组适用于多部件串接式系统的递推公式。应用两种有限单元:八结点超参厚壳元和非协调位移模式的八结点三维块单元,以带冠涡轮叶片和压气机叶片作为实例,它和全结构整体计算方法以及试验数据作对比,证明了本文方法在保持高的计算精度的同时,可以成倍地节省机时和费用。     

镍基单晶冷却叶片高温持久性的理论与试验研究

采用含有0~4排气膜孔的薄壁平板试样模拟镍基单晶冷却叶片,研究了气膜孔排布对镍基单晶冷却叶片高温持久性的影响,并基于晶体塑性理论建立单晶材料蠕变数值计算模型,将其编入Abaqus用户子程序中,对不同气膜孔排布的薄壁平板试件进行有限元分析。试验结果表明,在气膜孔数相同的情况下,随着气膜孔排数的逐渐增多,冷却叶片高温持久寿命不断降低,且下降趋势逐渐加剧。文中提出了基于有限元数据的高温持久寿命预测幂函数模型,在对应孔排布、应力、温度条件下,其相对误差均小于3%,有限元分析得到的应力场分布结果与试样的断口形貌相吻合。     

诱导轮空化对流固耦合应力分析的影响

采用ANSYS FLUENT软件仿真计算了某型号液体火箭发动机诱导轮在空化情况下的流场压力分布情况,之后将其流体压力分布引入ANSYS Workbench中,利用单向流固耦合技术进行了该诱导轮的有限元静应力分析,获取了空化及非空化情况下诱导轮的叶片应力分布,分析了空化对诱导轮应力分析结果的影响。     

Photonic spin control for solar wind electric sail

The electric solar wind sail (E-sail) is a novel, efficient propellantless propulsion concept which utilises the natural solar wind for spacecraft propulsion with the help of long centrifugally stretched charged tethers. The E-sail requires auxiliary propulsion applied to the tips of the main tethers for creating the initial angular momentum and possibly for modifying the spinrate later during flight to counteract the orbital Coriolis effect and possibly for mission specific reasons. We introduce the possibility of implementing the required auxiliary propulsion by small photonic blades (small radiation pressure solar sails). The blades would be stretched centrifugally. We look into two concepts, one with and one without auxiliary tethers. The use of small photonic sails has the benefit of providing sufficient spin modification capability for any E-sail mission while keeping the technology fully propellantless. We conclude that small photonic sails appear to be a feasible and attractive solution to E-sail spinrate control.     

基于UG/Grip的低比转速离心泵叶轮数字化造型原理

运用UG/Grip技术对低比转速叶轮进行三维造型设计,获得了一种先进的低比转速叶轮参数化设计方法,从而能够及时、直观地考察叶片的水力特性和机械特性。同时可采用交互方式对叶轮设计参数进行修改,增强了叶轮计算机辅助设计系统的交互设计能力,有利于提高叶轮设计质量。