基于被动控制的D型钝体减阻大涡模拟研究

钝体减阻在航空航天等多个领域内具有重要的应用潜力,也是重要的基础研究热点问题。为了精确捕捉流动控制的流动细节,并发展效果优良的流动控制减阻方案,论文围绕抽象出的D型钝体,采用大涡模拟方法,开展了被动控制减阻高精度数值模拟研究。首先基于前期研究成果,对D型钝体尾迹区剪切层附近放置一个光滑小圆柱的被动减阻方法开展了数值模拟,发现总阻力减小17.7%,与试验结果吻合很好,同时数值预测的速度场分布也与试验结果吻合良好。在此基础上,进一步提出了采用齿槽型表面结构的小圆柱对D型钝体尾迹区进行扰动,并开展了数值验证,发现总阻力减小21.4%,优于前期的减阻方法。最后研究了在三种雷诺数工况下两种小圆柱扰动情况下的减阻效果,均表现出良好的减阻效果,两种小圆柱扰动下总阻力最大降幅分别为19.6%和23.1%,同时基于大涡模拟计算结果对减阻流动机理进行了探讨。上述研究结果表明,通过进一步优化流场结构,可以得到更优的流动减阻方案。     

冲击射流流动换热超大涡模拟研究

为了准确预测发动机热端部件中广泛采用的冲击射流冷却复杂的流动和换热特性,发展了基于BSL k-ω模型的超大涡模拟(VLES)高精度模拟方法,并对高雷诺数Re=4×104,两种不同射流距离2和6的单孔冲击射流及三孔冲击射流这一经典的流动传热问题进行三维非稳态高精度数值计算。同时,将分离涡方法 (DDES)和k-ωSST,RNG,Transition SST三种RANS方法的数值模拟和开发的超大涡模拟(VLES)方法进行对比。研究表明,VLES方法均能够准确捕捉冲击射流流场的复杂非稳态流动及传热特征,包括自由射流区、壁面射流区小尺度涡系和大尺度湍流结构的演化和破碎,同时冲击壁面的换热系数计算结果与实验值吻合较好。DDES方法未能准确捕捉流场复杂的小尺度湍流结构,壁面换热计算结果与实验值差异较大。RANS方法计算的换热结果与实验数据差异最大,基本未能预测到壁面换热特性。在相同的计算网格和计算方法下,VLES方法计算结果优于DDES方法,DDES方法一般好于RANS方法。这表明新开发的VLES方法能够准确地计算冲击射流相关的流动及换热问题。     

管道补强的弹塑性失效分析

以补强管道的水压爆破试验为基础,采用大应变弹塑性有限元分析方法对补强管道进行了强度分析,按照5%最大主应变准则和修正的ASME B13G规范,计算并比较了两种补强管道及其焊缝在出现U型缺陷和类裂纹缺陷情况下的失效应力.通过分析焊缝对接厚度对补强管道泄漏压强的影响,对管道的失效分析进行准确性验证及未知预测,为管道补强技术提供了设计依据及安全运行的保障.     

FGH95合金连续冷却条件下γ′相析出过程的研究

研究了FGH95粉末高温合金的平衡γ′相含量与温度的关系,得到了连续冷却条件下合金的γ′相平均粒径与冷速的关系,并分析了γ′相的析出规律.研究指出,在连续冷却条件下,γ′相的析出并非由扩散长大过程所控制,而很可能是由析出形核过程控制的.同时,FGH95合金淬火时,仅在1000℃以上需要保持较高的冷速,低于此温度,γ′相几乎不再粗化,并根据这一原则为FGH95合金涡轮盘的热处理过程选取了合适的淬火介质.     

静电放电枪校准装置的研制

介绍了自行研制的满足IEC61000-4-2标准要求的静电放电模拟器测试系统.在测试系统中使用了极高输入阻抗的高压电压表测量静电放电模拟器的静电高压,提高了静电高压测量准确性;在使用四通道高速取样示波器测量静电脉冲波形中,由于使用了脉冲延时输入与合成迭加的方法,提高了脉冲波形测量的取样率,使测得的脉冲波形更加真实,提高了脉冲波形参数测量的准确性.     

冷气射流对壁式火焰稳定器流场特性及壁温分布影响数值研究

为了满足先进加力燃烧室对于值班火焰稳定器工作可靠性的要求,设计了一种带气冷结构的壁式火焰稳定器,并采用数值模拟的方法研究了不同冷却孔角度对壁式火焰稳定器流场特性及壁温分布的影响.研究结果表明:设计的气冷壁式火焰稳定器可以有效抑制冷侧转角处的流动分离,避免热侧高温燃气通过冷却孔倒流进冷侧;通过调节稳定器斜板和后板上的开孔...     

航天器振动试验中的频率漂移现象研究

文章针对航天器振动试验中较为常见的频率漂移现象,分析了其影响,并结合工程案例讨论了可恢复和不可恢复频率漂移现象的产生机理。尤其针对蜂窝夹层板在振动试验中/后的频率漂移,对两种典型的结构失效模式进行了分析。研究结果可为航天器振动试验中出现频率漂移时的原因分析和航天器结构设计提供参考。     

CCD连续转移下图像串扰问题的研究

为了提高遥感成像系统的调制传递函数(MTF),需要解决由于地面景物和CCD电荷移动不匹配带来的像移问题。在工程应用中,通常采用连续转移模式的电子补偿方法来解决这种问题。但是,当CCD工作在连续转移模式下时,会导致遥感图像中出现暗(亮)线,而且这种暗(亮)线会随着积分时间的变化而变化,在后期的图像校正中无法消除。针对此图像串扰问题,文章对串扰产生机理、串扰模式以及串扰因素的边界条件进行了分析。通过分析得出可通过调整时序驱动信号的上升/下降时间来降低图像串扰。在此基础上,文章提出了一种驱动滤波电路的硬件解决方案;然后,根据某工程应用CCD,文章对此电路进行了仿真与试验;通过对多组试验数据的对比分析,可知此驱动电路方案可根据需要调整上升/下降时间,从而实现降低图像串扰的目的。对图像数据进行分析后,文章提出将上升时间设置为时序信号周期的1/10,可将图像串扰降低到工程应用可接受的程度。     

雾化特性对喷雾燃烧点火过程的影响

为了研究雾化特性对喷雾燃烧点火过程的影响,用马尔文激光粒度分析仪等雾化测量系统,对离心喷嘴流量、喷雾锥角、周向不均匀度、液滴索太尔平均直径(SMD)、液滴尺寸分布指数(N)等雾化特性进行了测量;采用高速摄影机和热电偶测温系统,记录了燃烧室内点火过程和燃烧室出口温度变化历程,揭示了初始火焰形成及火焰传播过程,探讨了喷嘴雾化特性对燃烧室初始火焰形成、火焰发展、出口温升开始时间、最大温升时间以及温升率等点火过程和点火性能的影响规律。研究结果表明:随着供油压力的提高,离心喷嘴的燃油流量呈现二次曲线增加,SMD逐渐减小,N值呈现先下降后上升的趋势。在点火油气比为0.0078~0.0125时,随着供油压力的提高,初始火焰变长,火焰的发展先沿着靠近燃烧室上壁面部分向下游发展,再向燃烧室中下部分发展,火焰亮度增强,燃烧室出口温升开始时间缩短,最高温升时间增大,温升率提高,最大温度值上升。在相同的点火油气比下,距离燃烧室上壁面1/4燃烧室高度处热电偶(TC-1)温升值和温升率最高,温升开始时间最低;距离燃烧室上壁面3/4燃烧室高度处热电偶(TC-3)温升值和温升率最低,温升开始时间最高。     

内燃波转子热射流点火装置射流特性研究

为了将热射流点火更好地应用于内燃波转子,采用数值模拟的方法,针对所设计的热射流点火装置进行射流特性研究,分别研究了流量变化与喷管结构对热射流特性的影响。研究结果表明随着进口流量的增加,射流核心长度增加,而喷管出口面积减小并不能增加射流核心长度,如在进口流量为1.23g/s时,喷管直径小于7mm后射流核心长度急剧下降,但是喷管出口面积减小大幅度增加了射流动量。在相同位置特征截面上,核心区射流能量随质量变化呈线性分布,动量呈二次分布。