长尾喷管传热及烧蚀特性研究

针对长尾喷管的热防护问题,本文采用实验和数值仿真结合的方法,研究了采用SQ-2推进剂固体火箭发动机复合结构长尾喷管的传热以及烧蚀特性。仿真程序采用基于格心的有限体积法,对流体域求解Navier-Stokes方程,对固体域求解热传导方程,湍流模型采用k-ω SST模型,通过保证热流密度大小相等、温度连续的方法实现耦合传热计算;在以上仿真计算方法的基础上建立了基于热解动力学的变热物性模型描述碳/酚醛材料的体积烧蚀,并采用简化的异相反应模型对喷管热化学烧蚀量进行计算。结果表明在收敛段和等直段区域压强变化较小,炭化层厚度和烧蚀量与温度分布相似, 并在距离等直段入口约1.6mm位置达到极小值。碳/酚醛材料炭化速率随时间减小,烧蚀速率随时间增长趋于稳定,而喉衬区域C/C复合材料烧蚀速率随时间增加。     

飞机燃油箱冷却惰化系统地面性能分析

设计了冷却惰化系统的工作流程并建立了地面状态下冷却惰化的数学模型,通过Modelica软件求解得到了油箱气相空间燃油蒸汽体积分数,燃油和气相空间温度以及制冷量随时间变化关系,并且研究了几个关键参数对惰化效果的影响。结果表明:随着抽气流量的增加和蒸发温度的降低,气相空间燃油蒸汽体积分数越低,气相空间温度也越低,达到冷却惰化的时间也越短,惰化效果也越好。虽然内热源对冷却惰化的效果起到了阻碍的作用,内热源越大,冷却惰化越难实现。但整体上看,冷却惰化是油箱惰化的一种可行替代方法。      

非结构三角形网格的一个ENO型有限体积方法

基于双曲型守恒律方程,对非结构三角形网格给出了一种ＥＮＯ（ＥｓｅｎｔｉａｌｙＮｏｎｏｓｃｉｌａｔｏｒｙＳｃｈｅｍｅ）型有限体积格式,方法的主要思想是先对每一个三角形单元构造一个加权的二次插值多项式,而在计算交界面的流通量时采用了两点高斯积分公式以保证格式的整体精度,时间离散采用三阶ＴＶＤＲｕｎｇｅＫｕｔａ方法．最后给出了该格式收敛的数值阶,并对前台阶问题进行了计算     

随机模型预测温度条件下复合材料 横向拉伸刚度

为研究树脂基复合材料在温度条件下的横向拉伸刚度,采用随机碰撞法(又称粒子动力法,MDA)生成随机分布的纤维/树脂细观几何模型,并进行有限元分析。通过引入周期性边界条件实现单轴加载,获得复合材料在温度载荷下的热应力以及单轴载荷下的力学响应。结果表明,利用循环碰撞随机模型得到的复合材料横向刚度离散系数在0.5%以下,远优于试验值;对于200℃条件下的复合材料横向刚度,预测值误差在10%以内。针对不同纤维体积含量的复合材料,20℃条件下的拉伸刚度预测值与理论值吻合很好,而160℃和200℃时,预测值比理论值低。     

多段翼型大迎角下主翼、襟翼上的分离流及缝道流动

使用雷诺平均N-S方程、采用可用于较大分离区的Johnson-King紊流模型、嵌套网格和有限体积法研究大迎角下的多段翼型绕流,特别是主翼、襟翼上的分离流动及缝道流动。利用嵌合体技术对组合体每一部分生成高质量并适于高效求解的贴体网格。以具有17%相对厚度的GAW-1翼型带30%襟翼翼型为例进行了计算,计算结果与实验结果吻合很好,证实该方法可以较好地预计多段翼型上的分离流、缝道流动与最大升力。     

爆炸波与超声速运动物体相互作用的数值研究

针对在弹道靶及爆炸波装置上完成的实验,用数值方法来研究在比热为常数和层流情况下爆炸波与超声速飞行物体的相互作用.为了准确模拟爆炸波,首先通过有限体积法求解轴对称N-S方程计算了爆炸波流场,分析比较了数值干涉图和实验干涉图以及数值计算和实验得到的三个截面的密度分布曲线.其次以获得的轴对称流场为爆炸波初场,采用重叠网格技术,通过有限体积法求解三维层流N-S方程数值计算了在比热为常值和层流情况下爆炸波与超声速飞行物体的相互作用,得到了数值干涉图并与实验得到的干涉图进行了比较,分析了爆炸波对飞行物体表面压力的影响.     

膨胀剂对混凝土变形性能的影响

膨胀剂在我国被广泛地应用于补偿大体积混凝土收缩。不同品种的膨胀剂对混凝土的补偿收缩效果有所不同。氧化钙类和硫铝酸钙类(AF t)可补偿混凝土的早期收缩,但分别在28和60 d后仍会出现后期收缩现象。水泥品种、养护条件对膨胀剂的膨胀效果有不同的影响。掺氧化镁类膨胀剂的混凝土没有出现后期收缩现象,比较适合水工大体积混凝土。在做好基础混凝土温度控制的同时,选择适宜品种的膨胀剂,可有效地控制混凝土的变形,减少收缩开裂,提高混凝土的结构耐久性能和建筑物的质量。     

高体分SiCp/Mg复合材料真空压力浸渗制备工艺研究

进行了真空压力浸渗法制备高体积分数SiCp/Mg复合材料的工艺实验.结果表明,真空压力浸渗法具有良好的渗流条件,避免了气体和夹杂物的裹入等问题;在压力为300 kPa、温度为973 K及保压时间为5 min条件下,成功渗透了振实堆积的单一尺寸SiCp多孔体的最小粒径为32 μm;浸渗后的复合材料中SiCp体积分数达到了58.21%.经OM、XRD分析表明,镁液渗透均匀,复合材料内部组织致密,无明显的孔洞及夹杂等铸造缺陷.     

航空电液伺服系统阀套珩磨材料去除体积预测研究

针对珩磨加工阀套孔生产率低、加工精度难控制等问题,开展了内孔珩磨技术研究,通过分析9Cr18不锈钢珩磨过程中材料去除率的变化规律,提出一套适用于珩磨加工的材料去除体积理论公式。同时为使珩后孔不同轴向位置处的孔径趋近一致,需要在上下越程处增设停留时间,以此改进初始模型。基于初始模型与优化模型分别开展单因素珩磨试验,结果表明,往复速度和珩磨压强是影响珩磨材料去除体积的显著因素,针对珩磨材料去除体积与珩后孔径差,优化模型与初始模型的预测结果分别与对应的试验结果对比,可发现优化模型预测精度相较于初始模型分别提高25%～30%。在越程段增设停留时间并不会降低加工效率,可提高珩后孔尺寸精度,实现材料去除体积的准确预测。     

基于改进KNN算法的飞行员工作负荷评估

针对使用主观量表评估飞行员工作负荷易受主观因素干扰的问题,将飞行员工作负荷评估试验划分成连续的15 s时间窗口,基于时间窗口内的客观绩效和生理数据,建立飞行员工作负荷评估模型。使用插值、去均值、归一化等方法预处理数据后,再将生理数据变化量作为工作负荷的特征维度,并基于生理数据变化量改进KNN算法,对工作负荷进行分类。通过引入生理数据变化量作为工作负荷的特征维度,优化分类模型的数据结构后,各传统分类算法的测试集F1分数均得到提高;使用生理数据变化量改进KNN算法后,高负荷数据分类准确率达到71%,总体准确率能达到88.5%;相比于传统KNN算法,高负荷数据分类准确率提升36.5%,总体准确率提升6.3%。