Influence of shock wave impinging region on supersonic film cooling

Shock waves can significantly affect the film cooling for supersonic flow and shock waves may have different influence when impinging in different regions. The present study numerically compared the results of shock wave impinging in three different regions and analyzed the effect of impinging region. The shock wave generators were located at x/s = 5, 25, 45 with 4°, 7° and 10° shock wave incidence. The mainstream Mach number was 3.2 and the coolant Mach number was 1.2 or 1.5. The numerical results illustrated that the shock wave impinged in the further upstream region led to a larger high-pressure region and a larger vortex in the boundary layer. Moreover, placing the shock wave generator upstream resulted in the lower mass fraction of coolant in the downstream region. The velocity in the upstream part of the cooling layer was lower than the midstream and downstream part, which resulted in the less ability to resist the shock wave impingement. Therefore, the upstream impingement deteriorated the cooling performance to a greater extent. The study also manifested that the stronger shock wave had a larger effect on supersonic film cooling. Increasing the coolant inlet Mach number can increase the blowing ratio and reduce the mixing, which was of benefit to improve cooling effect.     

实际进口条件下超声速燃烧室全流场研究

针对自行设计的超燃冲压发动机进气道/隔离段+燃烧室一体化模型,进行了燃烧室实际超声速来流条件下的冷态全流场试验研究与数值模拟,获得了模型在不同来流总压和燃烧室出口反压下的流场结构及沿程静压力分布。试验真实模拟了冷流条件下燃烧室实际的进口环境,结果表明:当燃烧室反压系数较低时,激波串在燃烧室扩张段附近形成;当燃烧室反压系数较高时,激波串在燃烧室进口处形成,并且由于凹槽的影响,激波串向燃烧室上壁面偏斜。     

超燃冲压发动机二次喷氢燃烧的数值研究

采用有限体积法求解可压缩N-S方程及组分方程,对直壁扩张燃烧室内二次喷氢补燃进行系统的数值模拟,对燃烧室内冷热态流场以及二次氢气的喷射角度、压力和温度等因素的影响进行了系统研究。研究结果表明,喷入二次氢气可以在一定程度上改善只喷一次氢气带来的问题,二次氢气的参数变化影响到燃烧室内的波系结构,能够使得氢-空气混合更加充分,更利于氢-空气的完全燃烧。     

Duffing振子临界态性能研究

During振子临界态相变对弱信号检测研究非常重要,文中研究During临界状态的性能。介绍了随机微分方程理论关于噪声对系统周期态影响的分析;然后为克服存在的过渡过程,建立改进的系统仿真模型。通过仿真试验分析During振子临界态的性能,混沌态与大尺度周期态表现的性能差别深化了对混沌现象的认识;重点研究受噪声干扰的系统运动状态变化情况,得出系统运动越接近临界态越对噪声敏感,噪声越强周期态运动容易再次跃迁回混沌态,说明随机微分方程理论分析临界状态结果不正确;实验结果还表明,噪声是在某些特定条件下导致处于临界大尺度周期态运动的系统发生突变分又跃迁回混沌状态,值得进一步深入研究。     

有/无凹槽通道内煤油超燃雾化的测量研究

为研究超燃流场中雾化煤油液滴直径分布,针对有/无凹槽(L/D=3)直通道,对煤油在超声速气流中的雾化过程进行了测量。利用纹影法得到雾化流场波系结构,利用平面激光诱导荧光(PLIF)得到煤油扩散范围,基于激光前向散射原理的激光粒度仪,得到液滴直径分布。结果表明,当来流和喷射条件相同,平板通道内的煤油射流穿透深度略大于凹槽通道。液滴直径呈在截面中心小、外侧大趋势,沿外侧的液滴直径波动较中心区大。煤油距喷口30 mm处已完成雾化,雾化区的液滴Sauter直径为4~8μm,凹槽对煤油穿透深度和雾化尺寸无明显贡献。     

超声速湍流导管烧蚀流场稳定性研究

对超声速湍流导管烧蚀流场进行理论计算,选取了初始面积比为2.0和3.0的超声速导管,得到了在绝热指数为1.1、1.2和1.3三个典型状态下总焓、马赫数、导管内压力、静焓及恢复焓随导管截面积加大的计算结果。研究表明:试验过程中总焓不变,但由于试验材料烧蚀导致导管的截面积加大将引起其余流场参数的变化,马赫数随导管的截面积加大而加大,其余参数随导管的截面积加大而降低,在导管截面积增大20%时,马赫数增幅在9%以内,导管内压力降幅在20%以上,静焓降幅在8%以内,恢复焓降幅在1%以内,绝热指数的上升将引起导管参数增幅或降幅加大,初始面积比加大,将引起导管参数增幅或降幅减小。     

强电磁场真空击穿中的电子束轰击初步研究

当前,抑制强电磁场真空击穿的方法主要是结构改进和工艺处理,对于提高材料耐电子轰击性能来抑制击穿的研究相对较少。文章主要结合Monte-Carlo方法和Bethe能量损失规律,研究了兆电子伏级能量的电子垂直入射金属靶材的能量损失规律。研究表明,材料原子序数和原子密度越小,电子在材料中的有效射程越长,单位体积内沉积的平均能量越低,从而越有利于材料耐受电子束轰击。在此基础上,通过试验比较了铜、不锈钢和钛三种材料耐电子束轰击的性能,在相同的电子束能量下,铜由于密度最高而最容易受到电子束轰击破坏,密度最低的钛材料具有最好的耐电子束轰击性能。进一步的高功率微波（HighPowerMicrowave）试验证实,相对于不锈钢材料,在2.8GW输出微波功率水平下,使用耐电子轰击性能更优的钛材料能够将输出微波脉宽由18ns增加到27ns,由强电磁场真空击穿引起的脉冲缩短明显得到有效抑制。     

Simplified procedure for controlling pressure distribution of a scramjet combustor

Scramjet engines are used at extreme temperatures and velocity. New control problems involving distributed parameter control have been found concerning investigations of the control of scramjet engines whose physical states are spatially interacted. Succeeding the existing theoretical studies on the distributed parameter control for scramjet engines, this paper puts forward a simplified distributed parameter control approach for scramjet engines aimed at engineering application. The simplified control procedure uses the classical proportional-integral（PI） compensation to control the target pressure distribution of scramjet engines, which is effective and applicable for practical implements. Simulation results show the validation of the simplified distributed parameter control procedure.     

基于线性位移模式的环形谐振子理论研究

环形谐振子理论是谐振陀螺研究领域的重要内容,然而在目前经典环形谐振子理论中,仍存在很多问题尚未解决,例如：挠度控制方程不能精确求解环形结构的弯曲问题,获得的二阶弯曲角频率及进动系数理论解不能充分反映出其随尺寸参数(如高度h、曲率半径r等)变化的影响规律等。为了克服上述不足,从环形结构理论的基本假设和基本条件出发,基于环形结构的线性位移模式假设、虚功原理和哈密顿原理,建立新的环形谐振子理论,包括广义本构关系、平衡方程和边界条件等,获得环形结构静态弯曲问题的解析求解方法和动态问题的理论解。最后,针对典型的环形结构静、动态问题,通过与其他理论结果进行对比,验证了理论和求解方法的正确性。工作表明,进动系数不是恒定的,其值会随着结构尺寸的不同在0.4附近很小范围内发生变化。