固体火箭发动机复合结构喷管温度场与应力场理论计算

对某长时间工作的固体火箭发动机复合结构喷管的二维轴对称瞬态温度场及二维轴对称准静态应力场进行了理论预估。温度场的计算采用时间域上的有限差分及空间域上的有限元相结合的方法。应力场的计算采用以位移作为未知量的有限元法。计算中考虑了材料的方向性及物性参数随温度的变化,采用变带宽一维压缩存贮刚度矩阵,节约了大量的内存。计算结果与试验结果吻合较好。     

环型超声速空气引射器零二次流流场数值研究

采用二维轴对称雷诺平均方程和标准κ-ε双方程湍流模型,数值研究了环型超声速引散器零二次流的流场结构及盲腔压强的变化,空间上采用二阶迎风格式进行耦合求解,时间上采用显示的Runge-Kutta方法进行迭代推进。结果表明,引射器几何参数不变的情况下,启动后的盲腔压强与引射气流总压之比为一常数;喷管马赫数不变情况下,喷管出口面积与混合室入口面积比越小,盲腔压强越低,扩压器性能越好,启动要求的总压越低,对超声速空气引射器的设计具有指导意义。     

在火箭发动机燃烧室中气相湍流流动的理论计算

本文用单流体湍流模型对液体火箭发动机突扩燃烧室中冷态气相流动的速度场和湍流强度分布进行了数值计算并与实验数据进行了对比和分析.     

Accelerating NLTE radiative transfer by means of the Forth-and-Back Implicit Lambda Iteration: A two-level atom line formation in 2D Cartesian coordinates

State-of-the-art methods in multidimensional NLTE radiative transfer are based on the use of local approximate lambda operator within either Jacobi or Gauss–Seidel iterative schemes. Here we propose another approach to the solution of 2D NLTE RT problems, Forth-and-Back Implicit Lambda Iteration (FBILI), developed earlier for 1D geometry. In order to present the method and examine its convergence properties we use the well-known instance of the two-level atom line formation with complete frequency redistribution. In the formal solution of the RT equation we employ short characteristics with two-point algorithm. Using an implicit representation of the source function in the computation of the specific intensities, we compute and store the coefficients of the linear relations J=a+bS$J=a+\mathit{bS}$ between the mean intensity J and the corresponding source function S. The use of iteration factors in the ‘local’ coefficients of these implicit relations in two ‘inward’ sweeps of 2D grid, along with the update of the source function in other two ‘outward’ sweeps leads to four times faster solution than the Jacobi’s one. Moreover, the update made in all four consecutive sweeps of the grid leads to an acceleration by a factor of 6–7 compared to the Jacobi iterative scheme.     

超声速燃烧室凹腔火焰稳定器的数值模拟

为分析凹腔火焰稳定器在超声速燃烧室中的流动特性,运用数值模拟方法研究了凹腔对H2超声速燃烧的作用规律。通过对比分析不同凹腔长深比L/Du,后缘倾角θ,后缘深度Dd和H2喷射位置Ljet对燃烧室性能的影响,发现凹腔的火焰稳定机制主要在于富含自由基的高温回流区;L/Du=7~9,θ=30°,Du/Dd=1.0和Ljet=24mm的燃烧室强化混合燃烧的性能较好,可以获得较高的燃烧效率和总压恢复。     

大扩张角子午流道型线对损失的影响

采用数值计算方法对具有大扩张中间机匣的某型涡轮低压级子午流道型线进行了改型设计,提出了7种型线设计方案,并应用N－S方程全三维粘性求解程序对7种方案进行了验算,结果表明：子牛扩张型流道外壁型线的改变,对低压导向器出口能量损失的影响是显著的,设计气动性能优良的子午扩张型线能明显削弱由于大扩张角引起的气流分离,降低涡轮低压级的损失。     

涡轮高压导叶流场结构及损失分析

采用具有TVD性质有三阶精度Godumov格式,数值模拟了某型涡轮高压导叶流场,并对流场损失及涡系结构进行分析,结果表明由于强烈的径向流,使低能流体大量地迁移到下端壁,使得下端部的损失显著增大,从而引起了总损失的增加。因此在高压导叶设计中,当采用低展弦比叶片时,应注意削弱叶片出口附近流场的严重径向窜流。     

非壅塞火箭冲压发动机补燃室两相流数值模拟

采用颗粒轨道模型进行了非壅塞火箭冲压发动机补燃室两相流的数值模拟,其中铝颗粒的燃烧模型采用的是Davis扩散控制燃速的燃烧模型,建立了发动机补然室简单反应流模型,并在该模型下对某实验发动机进行了模拟,得出颗粒在补燃室内的分布,结果表明:与颗粒确定轨道模型相比,颗粒随机轨道模型更加适合模拟冲压发动机中的两相流动,并且颗粒的初始直径对颗粒燃烧效率有很大的影响。     

2D碳/碳复合材料CVI过程的数值模拟研究

本文根据３Ｄ碳／碳复合材料的结构特征及ＣＶＩ工艺的特点建立了孔隙模型和动力学模型,并利用该模型对其ＣＶＩ过程进行了模拟与分析。模拟结果与实验结果的对比表明该数学模型是合理的。     

低地球轨道环境原子氧对航天器表面材料聚酰亚胺作用的数值模拟

在建立数学物理模型的基础上,对氏地球轨道环境和地面实验环境下,有无保护层的聚酰亚胺所受原子氧冲蚀作用进行了进行了成功的数值模拟,获得了具有工程应用价值的数值计算结果,并讨论了数学物理模型中各参数对基蚀曲线形状的影响。从数值模拟结果和美国太空实验结果的比较可以看出,本文数据模拟的结果是正确的。该项工作对航天器的设计具有重要指导意义。