负阶跃法测定气流温度传感器的动态特性

为了探索一种简易的方法来测定高温高速气流温度传感器的动态特性,本文从理论上对负阶跃法进行了分析,介绍了在一般风洞中进行高温负阶跃试验的方案及试验方法;同时将三种不同结构的温度传感器的试验结果以表格、图形等形式列出;并根据相似理论对试验结果进行了分析、归纳、推导出适用于所试传感器动态参数计算的经验公式,从而可以使试验结果推广到各种实际应用场合。实践证明,负阶跃法是一种简单和切实可行的方案。     

关于固体推进剂侵蚀燃烧问题的半经验理论

本文较系统地从理论上阐述了关于固体推进剂侵蚀燃速的已有半经验公式的导出。汇集已发表的各种牌号推进剂的侵蚀常数的数据与图表,并指出一般规律性。分析了不同形式的半经验公式之间的联系。介绍近来提出的侵蚀燃速的一般公式。     

世界时与地球时转换经验公式的改进与比较

针对世界时与地球时的差值ΔT问题,提出了新的拟合多项式。基于美国海军天文台发布的1657年~2020年间的ΔT数据,以及IERS(International Earth Rotation and reference systems Service,国际地球自转和参考系服务组织)公报中公布的LS(Leap Seconds,跳秒)数据,在美国NASA(National Aeronautics and Space Administration,国家航空航天局)经验公式的基础上进行了改进,分别用3次、4次、5次、6次多项式进行拟合。然后,基于最小二乘法得到一组多项式经验公式,可适用于公元纪年、儒略日、简约儒略日以及从J2000.0起算的儒略世纪数等4种时间格式。通过精度计算表明,该组经验公式计算结果与USNO(United States Navy Observatory,美国海军天文台)基准序列的残差不超过±1.29s,与IERS基准序列的残差不超过±0.16s,整体优于NASA经验公式的计算精度。同时还给出了得到更高精度经验公式的拟合方法。     

结构系统失效概率的近似分析

提出用一阶简单边界的上、下界来估计结构系统失效概率的近似公式。它考虑了结构系统失效模式之间的相关性但仅包含失效模式的一阶概率。算例表明,通常最大误差在5％以内,精度高而计算简便。     

非加力发动机加速过程数学模型简化法

建立一个能够实时模拟航空发动机的数学模型,在保证足够快速性的前提下,首先要保留发动机内部最本质的物理关系,其次要使模型直接逼近发动机特性。为使模型可以描述不同飞行状态下的稳态和过渡态特性,在建立实时模型的过程中,要运用发动机各状态下的相似参数。对双转子涡轮喷气发动机,只考虑涡轮和压气机这一储能元件,忽略部件间的容积和热惯性等动态因素。将双转子发动机看作两个相互关联的动力学过程,其转速增量是剩余转矩的积分。以此为核心,注意到在稳态情况下换算转速和换算供油量之间满足一定的函数关系,根据文献[1]中的单转子发动机的数学模型,结合对双转子发动机在各种状态下加速过程的分析,同时考虑到双转子发动机的高、低压转子转差在不同状态下对发动机动态特性的影响,提出如图1所示的数学模型。      

高温固体颗粒气动阻力系数数值计算

在发动机喷管的气粒两相流场中,金属颗粒阻力的准确计算对整个流场的模拟有着重要作用.而高温颗粒与周围气相的传热会改变气相的性质,进而影响颗粒的气动阻力.采用k-ε湍流模型和强化壁面处理方法,计算了雷诺数Re在0～10 000范围内,颗粒与气相不同温差情况下球形单颗粒的气动阻力系数.颗粒温度升高,颗粒所受的气动阻力随之增加,但是增加的幅度随Re的增加而减小;根据计算结果,拟合了以颗粒雷诺数为自变量的高温颗粒气动阻力系数的计算公式.通过与低Re下的实验数据的对比,验证了所拟合公式的适用性和可信性.     

正十四烷低温点火及燃烧机理的构建和简化

为了开展燃烧流场数值模拟,构建了包含71个组分391个反应方程的正十四烷低温点火及燃烧骨架反应动力学机理(C14_SK71);采用计算奇异摄动法(CSP)和准稳态假设法(QSSA)对骨架机理进行简化,得到包含44个组分40个反应方程的总包简化机理(C14_Red44);通过实验测得的点火延迟时间、火焰传播速度以及射流搅拌反应器(JSR)组分浓度数据对机理进行了计算和验证。结果表明:该十四烷燃烧机理能够比较准确地预测温度700K~1350K内点火延迟数据,再现中低温条件下的负温度效应(NTC);较好地模拟了当量比0.7~1.4内的正十四烷/空气预混气的层流火焰传播速度,以及温度650K~1050K内正十四烷氧化过程中的组分分布。与现有的正十四烷氧化反应机理相比,该骨架机理和总包简化机理规模较小,为进一步开展燃烧流场数值模拟提供了可用的反应机理模型。     

一种RP-3航空煤油的三组分替代燃料简化机理构建与验证

对RP-3航空煤油三组分替代燃料(质量分数分别为73%的正十二烷、14.7%的1,3,5-三甲基环己烷和12.3%的正丙基苯)半详细化学反应动力学模型进行简化和验证,旨在获得可应用于工程计算且精度合理的三组分替代燃料简化机理。三组分替代燃料半详细化学反应动力学模型包含有257组分和874步基元反应。第一步采用直接关系图法(Directed relation graph,DRG)构建了109组分423步基元反应;第二步是在第一步的结果上采用基于误差传播的DRG方法 (Directed relation graph basedon error propagation,DRGEP)和计算奇异摄动法(Computational singular perturbation,CSP),构建了84组分271步基元反应;最后采用路径分析法在常压高温条件下分析其燃烧路径,对比详细机理和第二步的简化机理,去除不重要的反应路径(在本文工况中化学反应速率很小的基元反应)或者补入被前两步简化方法删减错的重要路径。最终获得的适合常压高温燃烧的三组分替代燃料简化机理为59组分和158步基元反应。结合RP-3煤油点火延迟时间和层流火焰速度等试验数据对三组分替代燃料简化机理进行了验证,结果表明,本文获得的三组分替代燃料简化机理数值计算结果与试验数据较吻合。最后,为了验证三组分替代燃料简化机理工程实用性,以本生灯预混燃烧火焰为物理模型,利用三组分替代燃料简化机理对以航空煤油为燃料的本生灯预混预蒸发燃烧进行了数值模拟,计算结果表明,该简化机理数值计算结果与试验数据吻合,且计算时间能在工程应用可接受范围内,因此说明本文获得简化机理组分和反应步数合理,计算精度较为准确。     

RP-3航空煤油模拟替代燃料的化学反应简化机理

为了建立能适用航空发动机燃烧过程反应动力学计算的国产RP-3航空煤油的化学反应机理,在化学激波管中对国产RP-3航空煤油的着火特性进行了实验测量,获得了多工况下该航空煤油的着火延迟时间。根据RP-3航空煤油的化学组成及物理特性,提出了由正癸烷、甲苯与丙基环己烷(体积百分比为0.65/0.1/0.25三种组份组成的模拟替代燃料,并形成了该替代燃料的化学反应详细机理。采用敏感性分析方法,对该详细反应机理进行了简化,形成了该替代燃料的简化反应机理。采用该简化机理对该替代燃料多工况下的着火特性进行了数值模拟,并与实验数据以及详细机理的计算结果进行了对比分析。结果表明,在不同压力与当量比下,RP-3航空煤油着火延迟时间的对数与着火温度的倒数呈直线关系,并且随着火温度、着火压力的升高以及当量比的降低,RP-3航空煤油着火延迟时间逐渐缩短;同时,在各工况下采用该简化机理计算得到的该替代燃料的着火延迟与详细反应机理的计算结果以及RP-3航空煤油着火延迟的实验值吻合良好。