固体运载火箭级间热分离流场三维数值模拟

常规含铝17%的复合推进剂完全燃烧后火箭喷流中Al_2O_3的质量分数高达32%,如此高质量分数的凝相粒子会导致分离过程中火箭前、后封头受力情况发生变化。首先基于开排焰窗口式固体运载火箭级间热分离过程,建立火箭级间热分离的三维流场数值仿真模型。随后通过数值模拟分别研究了考虑和不考虑凝相颗粒影响条件下的固体运载火箭级间热分离过程的级间段流场特征。结果表明,固体火箭级间分离过程中,级间流场变化剧烈,级间段流场存在激波、膨胀波、流动分离、边界层分离和涡旋等复杂的流动现象;随着分离距离的增加,下面级前封头上的平均压强在振荡后持续提高;上面级后封头上的平均压强前段缓慢上升、后段迅速下降,并逐渐趋近于环境压强。所得结果为指导级间段热防护设计以及火箭级间分离方案设计提供了理论依据。     

火箭低空级间热分离初期流场特性数值模拟

采用耦合求解轴对称非定常NS方程与一维分离动力学方程的方法,对多级火箭低空级间热分离初期过程进行数值仿真。依据仿真结果描述低空级间热分离初期流场的两种典型结构：内部为喷管扩张段流动分离以及外部为级间缝隙横向喷流与超声速外流的干扰流场;给出两种典型流场结构中位于上面级弹体表面（喷管内）的流动分离点位置以及壁面压力分布随仿真时间的变化;初步估算流动分离线偏斜时内外流动分离区域对上面级弹体的干扰力矩。通过分析数值模拟与力矩估算结果,发现在低空级间热分离内外流场中流动分离激波后方形成的高压区域是上面级所受干扰力矩的重要来源。研究结论可为级间热分离过程干扰机理研究提供理论方向,为级间热分离时序设计提供参考。     

液体火箭燃烧尾焰冲击干扰效应数值研究

火箭发射时其燃烧尾焰的冲击干扰效应对发射稳定性和发射架、导流槽等地面设施有重要影响。文章采用压力隐式算子分裂算法,通过求解Navier-Stokes方程,对氢氧液体火箭发动机燃烧室内燃烧过程与尾焰流场进行了一体化数值计算,得到了火箭发射后尾焰与地面撞击产生的冲击流场。结果表明:尾焰流场计算模型、方法与结果合理;尾焰冲击干扰效应会大幅度提高地面附近的压力和温度;火箭尾焰撞击地面后,高温区出现在离地面一定距离的高温层内,此时地面附近为低速区;尾焰对其正下面的地面区域产生冲击最大,主要干扰区域集中于半径为15 m的圆形区域。     

轴对称弹体级间冷分离流场数值模拟与阻力特性

为了揭示级间冷分离过程中前、后体阻力变化的机理,对低空超音速条件下轴对称弹体级间冷分离流场变化过程进行了数值模拟,得到了级间区域的2种典型流场结构及2种流场结构过渡阶段的演变特征,得到了前后两体阻力特性的变化规律。随着轴向相对距离的增加,级间流场结构由涡流主导向激波主导逐渐转变。在后体头部脱体斜激波形成时,后体阻力出现突增,后体对前体的影响基本隔绝。但在一段距离内,后体阻力的增加主要来源于头部脱体斜激波的增强,导致后体阻力仍远小于其单独飞行时的阻力,甚至小于前体阻力。另外,证明了采用分离前全弹阻力与分离后前体阻力之差计算分离初始后体阻力是合理且保守的。     

火箭发动机有遮挡情况的尾焰红外辐射计算

火箭发动机工作过程中的尾焰会产生强烈的红外辐射,对其结构及载荷有加热的效果,同时一些结构成为了遮挡物体,会影响辐射的传输。为了研究复杂的有遮挡状况下的红外辐射传输,采用反向蒙特卡洛方法,编写气体红外辐射计算程序。计算并分析标准等温流场对其表面的辐射强度,与教材算例对比,验证了红外辐射算法的有效性和正确性。针对某尾焰复燃流场,分别计算并分析尾焰流场有无遮挡两种情况下的气体红外辐射强度。并比较了遮挡物在不同形状、尺寸、位置下产生的影响。研究表明:尾焰的辐射会对发动机结构产生热影响;增加遮挡后,被遮挡区域的辐射强度数值明显减小;遮挡的形状、尺寸及位置都会对其效果产生影响。     

多喷管火箭动力系统尾焰辐射特性可视化研究

为研究高空多喷管火箭动力系统尾焰辐射特性的可视化计算,采用耦合了Realizable k-ε湍流模型的三维N-S方程描述尾焰流动过程,化学反应速率采用湍流脉动机制和Arrhenius机制控制,采用PISO算法对多喷管动力系统尾焰流动过程进行求解,得到了尾焰流场的各项参数分布.在此基础上,运用气体辐射传输方程和SLG模型对不同方向观测面上接收到的尾焰辐射照度进行计算,得到尾焰在不同方向上的辐射特性分布,进而实现尾焰辐射特性的可视化计算.计算结果表明:高空助推器尾焰的辐射特性要明显强于芯级,其中喷管出口处尾焰的辐射特性最强,最容易被发现和识别;尾焰辐射特性的可视化计算可以有效捕捉到尾焰流场的结构,从而为尾焰的红外追踪与预警研究奠定基础.     

火箭助推器从芯级飞行器动态分离过程的数值模拟

利用弹簧近似和网格重构相结合的非结构动网格技术，耦合求解Euler方程及弹道方程，时间方向采用四步Runge-Kutta方法，空间方向采用改进Barth和Jespersen限制器的通量分裂方法，数值模拟火箭助推器从芯级飞行器动态分离动力学过程。首先，计算单独芯级飞行器流场，与实验数据相比，符合较好；其次，计算火箭助推器和芯级飞行器组合体流场，得到分离前状态和气动力特性；在此基础上，比较采用弹簧和火箭作为控制力的两种分离方案，研究两侧火箭助推器分离不同步、攻角、侧滑角等因素的影响。研究表明，弹簧分离初期火箭助推器位移和姿态主要取决于弹簧控制力，弹簧全部断裂后气动力的影响加快姿态发散，在给定的设计参数条件下，可以实现安全分离；火箭分离存在复杂的喷流干扰，喷流对助推器的包裹作用使得分离初期自由来流影响较小；另外，分离过程对芯级飞行器的气动干扰不容忽视。     

固体火箭发动机尾焰流场特性研究

针对某固体火箭发动机,对二维轴对称尾焰流场进行数值模拟,并考虑复燃化学反应和Al2O3颗粒运动的影响。计算得到了尾焰射流的温度场和组分分布图,将计算结果和地面实验结果进行对比,对尾焰流场主要特点进行分析。结果表明复燃化学反应主要发生在燃气空气混合区域,化学反应使复燃区域温度升高约250 K。该计算方法能反映出尾焰复燃流场的主要特点,可为固体火箭发动机尾焰红外特性的计算提供流场基本数据。     

固体火箭点火超压形成机理与影响因子研究

为研究固体火箭点火超压的形成机理和影响因子,以Ariane 5火箭固体助推器1/35缩比模型为研究对象,〖JP+1〗基于可压缩气体三维Navier-Stokes方程建立固体火箭尾焰流场的数学模型。同时,使用有限速率/涡耗散模型表征尾焰复燃反应,采用有限体积法求解火箭尾焰流场控制方程,得到箭体尾部近场的点火超压幅值与分布情况。与试验数据比较,数值结果较好的反映了点火超压的过程特性。进而,采用该数学模型和求解方法,研究了点火超压的影响因子。计算结果表明,尾焰复燃反应对点火超压的影响较小,与无复燃反应的计算结果比较,点火超压的峰值相对变化幅度不大于1.85%,点火超压的波形与分布特性的变化可以忽略;建压速率越快,点火超压峰值越大,且呈非线性比例关系增长;喷管膨胀比主要影响点火超压的波形,对其峰值影响较小。     

火箭发射燃气流二次燃烧数值研究

为研究二次燃烧对火箭地下热发射排焰环境的影响,采用9组分11步反应的H_2-CO燃烧模型模拟火箭出井过程中发动机的燃气流与空气二次燃烧过程,运用域动分层动网格技术,对火箭运动区域进行更新,数值研究二次燃烧对井内流场温度、压力载荷以及火箭出井速度和时间的影响。数值结果表明,富燃燃气与空气混合发生二次燃烧,导致井内局部燃气流温度、压力升高,但在井底导流锥冲击区、排焰道转弯区以及箭体底部和箭体壁面部位温度、压力载荷分布受二次燃烧的影响较小,相对变化率均不大于8.33%;火箭出井速度和时间受二次燃烧的影响可以忽略。     

实施“三位一体”教育模式 提高学生的综合素质

本文介绍了“三位一体”教育模式的内容,描述亍我们实施该模式所采取的措施及取得的成效。实践表明,“三位一体”教育模式能够提高学生的综合素质,为学生毕业后的发展打下坚实基础,对教育模式的改革具有一定的指导意义。     

On the stability of the track of the space elevator

A string moving with geostationary angular velocity in its radial relative equilibrium configuration around the Earth, reaching from the surface of the Earth far beyond the geostationary height, could be used as track for an Earth to space elevator. This is an old dream of mankind, originating about 100 years ago in Russia. Besides the question of feasibility from a technological point of view also the question concerning the stability of such a configuration has not yet been completely solved. Under the assumption that a proper material (carbon nanotubes) is available, making the connection possible technologically, we address the question of existence and stability of the radial relative equilibrium of a tapered string on a circular geosynchronous trajectory around the Earth, reaching from the surface of the Earth far beyond the geostationary height.     

On the Possibility of the Existence of Volatile Compounds in the Region of the Scott Crater on the Moon

In this paper, we analyze the illumination conditions, the thermal regime, and the possibility of deposits of volatile compounds existing in the vicinity region (NSR S5 region) near the southern pole of the Moon. It has been found that there are no permanently shadowed zones near the Scott crater and the NSR S5 region, though the temperature conditions allow the of compounds such as CH₃OH, SO₂, NH₃, CO₂, H₂S, C₂H₄, and water to remain stable relative to evaporation for a long time (≥1 Gyr). It has been also shown that compounds like CO and CH₄ cannot stably exist in these regions.     

从应变计现状看电阻式传感器的前景

电阻式传感器的核心部件——电阻应变计是目前最常用的应力分析的敏感元件。也常用于测量力、压力、扭矩和加速度等物理量。作者简要回顾了电阻应变计的发展历史，介绍了电阻应变计的结构、分类及现状，展望了电阻式传感器的前景。     

火箭推进剂液体晃动关机响应的数值仿真

本文采用VOF方法对火箭发动机关机阶段所引起的液体晃动进行了数值仿真，以氧化剂贮箱为例，得到了贮箱无阻尼环和带阻尼环时的晃动仿真图和液体质心变化曲线，检验了VOF方法处理碎波的能力。     

Estimation of the current density and analysis of the geometry of the current system surrounding the Earth

The results of an investigation of the distribution of plasma pressure, pressure gradients, and magnetic field near the equatorial plane in the plasma ring surrounding the Earth under magneto-quiet conditions are presented. Observational data obtained during the international THEMIS mission are used. The picture of the distribution of transverse-current density near the equatorial plane was obtained under assumption of observing the magnetostatic balance condition at geocentric distances from 6 to 12R _E. In estimating the integral transverse current it was accepted that in daytime sector the magnetic-field minima on magnetic field lines are not localized in the equatorial plane. Estimates of the integral transverse current were obtained, which demonstrate the possibility of closing nighttime transverse currents at geocentric distances of up to ～12R _E inside the magnetosphere, which form a high-latitudinal continuation of the ring current.     

硅集成电路老炼时间确定和寿命预计

文章基于阿列纽斯经验公式,利用相关标准中的数据,拟合得到硅集成电路老炼试验温度和时间的关系,根据这种关系可以确定在标准未规定的高温下硅集成电路的老炼时间,同时预计了硅集成电路的工作寿命。最后基于经典的温度应力加速试验模型进行了分析,并与前者进行了对比。     

对老年人体育锻炼负荷量监控方法的探讨

通过对老年人体育锻炼活动的情况进行相关调查，发现目前老年人体育锻炼中存在一些误区。因此本文针对这些现实情况提出，应根据实际情况运用一些简单易行的方法来对老年人体育锻炼实施医务监督，达到提高老年人体育锻炼的科学性。     

飞行器外部电磁环境分析与辐射安全裕度试验方法研究

辐射安全裕度是系统级电磁兼容性的关键指标,是保证系统能够在使用环境下正常工作的前提。从安全裕度的定义出发,分析外部电磁环境对于系统安全裕度的重要意义,指出现有辐射安全裕度试验方法的缺陷。提出用于评估外部电磁环境的两种方法,并指出考虑外部电磁环境后辐射安全裕度测试的难点。文中还分析了系统对外部电磁环境的感应特性,提出一种新的辐射安全裕度测试方法,降低了测试难度,使安全裕度测试更加全面、有效。     

Estimating the accuracy of the technique of reconstructing the rotational motion of a satellite based on the measurements of its angular velocity and the magnetic field of the Earth

The paper has studied the accuracy of the technique that allows the rotational motion of the Earth artificial satellites (AES) to be reconstructed based on the data of onboard measurements of angular velocity vectors and the strength of the Earth magnetic field (EMF). The technique is based on kinematic equations of the rotational motion of a rigid body. Both types of measurement data collected over some time interval have been processed jointly. The angular velocity measurements have been approximated using convenient formulas, which are substituted into the kinematic differential equations for the quaternion that specifies the transition from the body-fixed coordinate system of a satellite to the inertial coordinate system. Thus obtained equations represent a kinematic model of the rotational motion of a satellite. The solution of these equations, which approximate real motion, has been found by the least-square method from the condition of best fitting between the data of measurements of the EMF strength vector and its calculated values. The accuracy of the technique has been estimated by processing the data obtained from the board of the service module of the International Space Station (ISS). The reconstruction of station motion using the aforementioned technique has been compared with the telemetry data on the actual motion of the station. The technique has allowed us to reconstruct the station motion in the orbital orientation mode with a maximum error less than 0.6° and the turns with a maximal error of less than 1.2°.