适用变比热的广义气体动力学基本函数

为了计算高马赫数条件下气体动力学参数，引入无量纲的温度平均比热系数m和对数温度平均比热系数n，从气体动力学和热力学基本概念出发，推导建立了能够反映“变比热效应”的广义气体动力学函数和理论动压表达式。广义气体动力学函数在马赫数小于3条件下的简化形式与传统气体动力学函数一致，在马赫数大于3条件下能够有效修正“变比热效应”所导致的传统气体动力学函数计算偏差，通过无量纲系数m、n可以便捷得到总静参数的关系式。     

激波聚焦引燃可燃混合气体的实验研究

在94mm×94mm方截面激波管上,入射激波马赫数为1 60～1 95内开展了汽油/空气可燃混合气体在激波聚焦方式下的点火实验。当汽油/空气混合比处于化学恰当比附近,激波马赫数为1 69～1 95的激波聚焦能够成功地引燃汽油/空气的可燃混合气体,而当入射激波马赫数低于1 69时,同样条件下的汽油/空气混合气体不能被点燃。流场的纹影照片显示,与未燃状态相比,汽油/空气可燃混合气体被引燃后的反射激波波面变宽。     

基于Lamb波气体传感器的数据采集仪

Lamb波气体传感器因其具有高灵敏度、低损耗、多模式特性,在气体传感领域中展示出十分广阔的工业应用前景。然而,迄今为止,Lamb波气体传感器尚处于实验室基础研究阶段,其测试是基于网络分析仪,需人工读取测试结果并计算,不能实现自动获取被测参数,这在很大程度上限制了传感器的实际应用。针对现有测试技术的不足,研制了一种针对Lamb波气体传感器的数据采集仪。利用直接数字频率合成技术和嵌入式技术获取传感器的幅频特性和相频特性,通过多峰值快速搜索算法提取各个模式的最大峰值信息,并对传感器进行了各个模式下的扫频测试实验和算法验证实验。实验结果表明,采集仪能准确获得传感器的频率特性数据,并能实现一定频率范围内多个峰值信息的获取。再结合气体测量的相关模型,可直接输出参数测量结果,实现气体参数的自动检测。     

气体运动论BGK格式的翼型绕流数值模拟

以气体运动论BGK(Bhatnagaar-Gross-Krook)格式为基础,通过改进非均匀网格下的通量计算方法,把气体运动论BGK方法应用到二维贴体网格上模拟了可压缩的无黏和黏性流动。在重构阶段,以交界面周围4个网格单元为一组,先把每个网格单元的宏观量(密度、动量和总能量)转换在相对于交界面的坐标系下,然后使用van Leer限制器插值求出交界面的宏观量,在求解阶段再使用BGK理论求出流过交界面的通量。通过上述方法使贴体网格和均匀网格,在计算格式上一致,与其他求解二维贴体网格的气体运动论BGK方法相比,该方法相对简单,计算量减小。结合贴体网格通量计算和气体运动论BGK格式方法理论,分别对亚、跨、超声速下的NACA0012翼型绕流进行了数值模拟和对比研究,所得可压缩无黏流动的数值结果与北大西洋公约组织航天研究与发展咨询组(AGARD)的结果吻合良好。本文还模拟了低雷诺数状态下的可压缩黏性流动,所得结果与文献中的数值计算结果吻合良好,证明了该方法在数值模拟及激波捕捉方面具有鲁棒性,为在复杂流动中的应用提供了一种简单的途径。     

高超声速热化学非平衡空间格式的扩展与改进

扩展、改进和分析了ROE,MAPS,LDFSS,HLLC,HCUSP和ECUSP6种高分辨率空间格式于热化学非平衡流的计算中.采用5组分17反应的Dunn-Kang化学反应模型和Park的双温模型计算了三维球头算例,得到如下结论:ROE和MAPS格式精度高于LDFSS,HLLC和CUSP类格式;基于ROE平均的界面音速可提高格式的鲁棒性及斜激波捕捉能力,同时对流场参量的计算无影响;ROE平均音速的引用改进了MAPS和ECUSP格式.为热化学非平衡流场计算格式的选择提供了参考.     

低轨道空间箔条干扰的扩散模型

基于稀薄气体动力学对低轨道空间箔条干扰受到的大气阻力进行分析,得到了箔条阻力系数的近似表达式。针对箔条云扩散的宏观特性,得到了抛撒后箔条云质心与被掩护目标相对运动的模型。基于此模型,对低轨道空间箔条干扰抛撒后能否将被掩护目标包覆在其中以起到良好干扰效果的问题进行了研究,分析了不同抛撒时刻对箔条云有效作用时间的影响,给出了低轨道空间箔条云抛撒时刻的建议。在箔条云扩散的微观特性方面,对箔条云内部的密度分布以及箔条姿态的统计分布规律进行了分析,得到了箔条干扰抛撒后的扩散演化模型。研究为箔条干扰的研发提供了理论指导。     

半球型动压气浮轴承陀螺仪的静态误差模型

为研究三自由度比力作用下半球型动压气浮轴承气膜变形对平台惯导中三浮陀螺仪输出的影响,提出了一种通过求解Reynolds方程来计算陀螺仪静态误差的数学模型。首先,在考虑气体稀薄效应条件下,针对三浮陀螺仪中的半球型动压气浮轴承给出对应的Reynolds润滑方程;然后,用有限差分法求解气膜压力场,并利用得到的载荷与转子位移计算陀螺仪静态误差;最终,通过回归分析,得到半球型动压气浮轴承陀螺仪的静态误差模型。为简化回归分析的过程,引入干扰力矩与比力的周向夹角和径向干扰力矩作为中间参数,将三元回归分析问题转化为二元回归分析问题。计算结果表明:径向干扰力矩随着轴向比力的增大而增大,随着径向比力的增大呈现先增大后减小的趋势;干扰力矩在周向上超前比力1.35~1.55 rad。本文静态误差模型可预测300 m/s2以内任意方向比力作用下由转子位移所引起的陀螺仪静态误差。      

示踪气体法求客舱通风量和空气龄的方法

 传统的用浓度变化求通风量的公式是建立在单室通风模型上的。通过建立示踪气体质量平衡方程式可得到用单种示踪气体和多种示踪气体浓度变化求客舱（多室）通风量和渗风量的方法。为了提高客舱内空气品质,引入了空气龄的概念并给出了由客舱内典型点的示踪气体的浓度求空气龄及通风效率的方法。     

惰性气体整体保护焊接室内气体压力变化分析

针对空间飞行器越来越广泛地使用钛合金材料及材料在传统焊接加工中存在的问题,研制了惰性气体整体保护焊接设备。保护的可靠性与焊接室内的惰性气体纯度密切相关,当利用提高焊接室内的压力这一经济有效的方法来维持焊接室内的气体纯度时,压力的变化则成为我们关心的焦点。分析了惰性气体整体保护焊接工作室中气体压力在焊接操作中的变化情况;讨论了焊接操作带来的对焊接室内气体压力的影响;指出为了在各种情况下使焊接工作室内保护环境免遭破坏必须采用的措施。     

45钢气体低温氮硼复合共渗研究

针对目前渗硼存在温度高、脆性大等一系列问题,对45钢进行气体低温氮硼共渗得到复合渗层,并对渗层进行金相组织观察、显微硬度测试,探讨了渗层的形成过程及渗剂中催渗剂尿素的作用。结果表明,通过合理的共渗工艺可以实现在软氮化的温度即540℃~660℃下强制渗硼,获得平均厚度为100μm较为平整的复合渗层,该渗层具有较高的硬度,最高可达995.6HV。