氢氧发动机模型真空羽流场试验和仿真研究

研制了一个用于模拟中国长征火箭二级的60 N推力氢氧发动机的缩比模型,并在北京航空航天大学真空羽流效应实验系统进行了试验。使用皮托管阵列测量了羽流压力场,结果显示当距发动机喷管出口的距离从140 mm增加到600 mm时,羽流场的最大压力从12 400 Pa降到了400 Pa。为验证CFD-DSMC混合的数值仿真方法,将试验结果与仿真结果进行了对比分析,二者一致性非常好。对比结果显示数值仿真方法在羽流效应分析方面的强大功能。研究获得了模型发动机羽流场的压力分布特性,可用于原型发动机的羽流效应分析。     

RANS simulations on combustion and emission characteristics of a premixed NH3/H2 swirling flame with reduced chemical kinetic model

Ammonia (NH₃) is considered as a potential alternative carbon free fuel to reduce greenhouse gas emission to meet the increasingly stringent emission requirements. Co-burning NH₃ and H₂ is an effective way to overcome ammonia’s relative low burning velocity. In this work, 3D Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) numerical simulations are conducted on a premixed NH₃/H₂ swirling flame with reduced chemical kinetic mechanism. The effects of (A) overall equivalence ratio Φ and (B) hydrogen blended molar fraction X_H2 on combustion and emission characteristics are examined. The present results show that when 100%NH₃-0%H₂-air are burnt, the NO emission and unburned NH₃ of at the swirling combustor outlet has the opposite varying trends. With the increase of Φ, NO emission is found to be decreased, while the unburnt ammonia emission is increased. NH₂ → HNO, NH → HNO and HNO → NO sub-paths are found to play a critical role in NO formation. Normalized reaction rate of all these three sub-paths is shown to be decreased with increased Φ. Hydrogen addition is shown to significantly increase the laminar burning velocity of the mixed fuel. However, adding H₂ does not affect the critical equivalence ratio corresponding to the maximum burning velocity. The emission trend of NO and unburnt NH₃ with increased Φ is unchanged by blending H₂. NO emission with increased X_H2 is increased slightly less at a larger Φ than that at a smaller Φ. In addition, reaction rates of NH₂ → HNO and HNO → NO sub-paths are decreased with increased X_H2, when Φ is larger. Under all tested cases, blending H₂ with NH₃ reduces the unburned NH₃ emission, especially for rich combustion conditions. In summary, the present work provides research finding on supporting applying ammonia with hydrogen blended in low-emission gas turbine engines.     

原子氧环境对石英晶体微量天平性能影响的分析

随着高可靠、长寿命航天器的发展,对在轨污染检测的要求也越来越高。石英晶体微量天平是分子污染检测的重要工具,为了分析了解原子氧对石英晶体微量天平的影响,文章用理论分析和试验的方法对石英晶片在1×1020 atom/cm2注量的原子氧辐照条件下的性能变化进行了研究。试验证明,石英晶体微量天平在总注量1020 atom/cm2量级的原子氧辐照后,其振荡频率和等效阻容感发生了一定变化,但仍具备污染传感能力和频率输出能力,其功能不受影响。     

液氧/煤油发动机试验禁油压力表量值传递方法

简要介绍了液氧/煤油发动机试验用禁油压力表量值传递方法和量传所采用的计量标准,分析了影响禁油检定的主要因素,提出了实现禁油检定的对策和措施。     

ZnO粉末质子辐照损伤效应

文章研究了90keV质子辐照作用下ZnO粉末的辐照损伤机制。ZnO粉末的质子辐照损伤方式以电离效应为主,质子辐照后ZnO粉末表面产生大量的氧空位型缺陷(Vo**,Vo*和Vo)。氧空位型缺陷的产生是ZnO粉末光谱反射系数下降的主要原因。实验结果表明:质子辐照下,ZnO粉末光学性能退化主要发生在可见光区,在红外区间ZnO粉末光学性能退化不明显。     

空间原子氧环境效应模拟方法

原子氧是近地轨道中一种极为恶劣的空间环境,地面模拟与数值模拟是进行原子氧环境效应研究的常用方法。文章调研分析了国内外在空间原子氧地面模拟与数值模拟方面的最新进展及所采用的关键技术,提出国内今后在地面模拟方面应着力建立有效的试验方法与寿命预示方法,为今后航天器选材试验提供技术基础;在数值模拟方面应以工程应用为指导,以试验结果为基础,逐步建立起合理有效的数值模拟方法。     

高压液氧涡轮泵孔型/蜂窝阻尼密封的设计

针对某型火箭发动机高压液氧涡轮泵离心轮的前、后凸肩动密封,采用孔型/蜂窝阻尼密封代替原始迷宫密封方案,并对密封结构参数进行优化设计,旨在减小泵内动静间隙泄漏,提高泵容积效率.采用经水工质孔型密封泄漏量实验数据验证的,基于k-ε 湍流模型和三维定常Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)...     

氢氧喷注器面板温度场的三维模型及计算分析

本文推导了热传导的三维不等距网格差分公式,对氢氧发动机喷注器面板进行了通用的传热数值分析,得出了现行结构结冰是不可避免的.并且预测了一种新结构面板的温度场,它可以避免结冰.这种分析不仅对燃气发生器,而且对燃烧室同样适用,为今后喷注器设计提供了一种有效的传热分析手段.     

与液氧相容性聚合物改性途径研究

针对环氧/氰酸酯共固化体系,以液氧冲击敏感性试验作为判定聚合物与液氧相容性的基本手段,重点研究了聚合物的抗氧化和阻燃性能与其液氧相容性之间的关系,证实了聚合物抗氧化性能的增强和阻燃性能的改善可以有效提高其与液氧的相容性.这为聚合物旨在改善与液氧相容性的改性指明了方法和途径,并由此获得两个具有良好液氧相容性的聚合物体系.     

△F氧分析仪在微量氧分析中的应用

简述△F氧分析仪的特点和应用,评价其性能.