离子推力器放电腔内等离子体流动规律的全粒子模型

为了详细描述等离子体在放电腔内的产生、演化过程,建立了放电腔内部等离子体流动的二维轴对称全粒子数值模型。在考虑壁面二次电子发射影响的前提下,模拟得到了稳态后放电腔内电磁场、电子与离子数密度,电流密度等一系列参数分布,且与相关实验数据进行了比较,吻合较好。模型得到了实验中难以观测到的放电腔内等离子体的产生、演化过程以及稳态下的分布规律,合理解释了放电腔工作的基本原理。     

稳定分层湍流的PIV实验研究

在自行建立分层湍流实验装置的基础上,进行了一系列分层湍流的实验研究,运用激光诱导荧光(LIF)流动显示技术和PIV流场测量技术,定性研究了剪切和分层对湍流混合和湍流结构的影响.实验结果发现:剪切促进湍流混合,稳定分层抑制湍流混合,而且分层使得混合层内的湍流结构变得扁平和细长,同时还发现了混合层内涡旋的拉伸、合并、扭曲和变形等复杂的流动现象,特别是发现了其中的旋转涡对和反旋转涡对以及对湍流输运起重要作用的手指状结构.     

气氢液氧同轴式单喷嘴燃烧室热态流场计算

建立了欧拉－拉格朗日坐标系下液体火箭发动机内部工作过程二维轴对称两相湍流化学反应流的完全Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ模型。应用该模型对气氢液氧同轴式单喷嘴燃烧室热态流场进行了数值模拟，得到了全流场的速度矢量分布、燃气组分等值线、流场等温线、流场等压线和流场等马赫线。计算是在任意斜交曲线坐标系下进行的，采用等参数正变换（代数变换）把物理平面上不规则计算域变换成了计算平面上的矩形域，控制方程也进行了相应的变换。计算结果表明，用计算流体力学（ＣＦＤ）的方法研究和分析液体火箭发动机内部工作过程是可行的。     

气动参数对后台阶三维缝隙气膜冷却效率的影响

针对涡轮叶片尾缘冷却结构特点,建立了后台阶三维缝隙结构气膜冷却特性试验台,测量了缝隙中心和肋中心下游气膜冷却效率的局部分布,研究了气动参数变化对冷却效率的影响,其中基于缝高的二次流雷诺数变化范围是5 000～15 000,吹风比变化范围是0.5～2.0。试验结果表明:（1）二次流雷诺数对下游冷却效率的影响较小,对三维掺混区域的范围影响也不大;（2）吹风比对冷却效率有较大影响,总体上冷却效率随吹风比增大而降低;（3）吹风比对三维掺混区的范围及三维掺混的特征均有较大影响,吹风比较低时,二次流向两侧肋后区域的流动扩散性较好,有利于提高整个被保护面的冷却效率,吹风比较高时,二次流向两侧肋后区域的流动扩散性较差,造成肋后区域冷却效率较低。      

Cross-Scale Coupling Within Rolled-Up MHD-Scale Vortices and Its Effect on Large Scale Plasma Mixing Across the Magnetospheric Boundary

Kelvin-Helmholtz Instability (KHI) is an MHD-scale instability that grows in a velocity shear layer such as the low-latitude boundary layer of the magnetosphere. KHI is driven unstable when a velocity shear is strong enough to overcome the stabilization effect of magnetic field. When the shear is significantly strong, vortices in the nonlinear stage of KHI is so rolled-up as to situate magnetospheric plasma outward of the magnetosheath plasma and vice versa. The big question is if such highly rolled-up vortices contribute significantly to the plasma transport across the boundary and to the filling of the plasma sheet by cool magnetosheath component, which is observed under northward Interplanetary Magnetic Field (IMF) condition. Here we review our recent results from two-fluid simulations of MHD-scale KHI with finite electron inertia taken into account. The results indicate that there is coupling between the MHD-scale dynamics and electron-scale dynamics in the rolled-up stage of the vortices. While the details differ depending on the initial magnetic geometry, the general conclusion is that there is significant modification of the MHD-scale vortex flow pattern via coupling to the micro-physics. The kick-back from the parasitic micro-physics enhances highly the potential for large-scale plasma mixing of the parent MHD-scale vortices, which is prohibited by definition in ideal-MHD. We also review our recent 3-D MHD simulation results indicating that KHI vortex can indeed roll-up in the magnetotail-flank situation despite the strong stabilization by the lobe magnetic field. These results encouraged us to search for evidence of rolled-up vortices in the Cluster formation flying observations. As reviewed in this paper, a nice event was found during northward IMF interval. This interval is when the plasma transport via large scale reconnection becomes less efficient. The finding supports the argument that KHI is playing some role in transporting solar wind into the magnetosphere when the normal mode of transport cannot dominate.     

核反应堆中带有交混器的棒束内流场的LDV测量

研究核反应堆中带有交混器的棒束内流场,对提高整个核动力装置的可靠性和经济性具有重大意义。本文应用二维激光多普勒测速仪详细地测量了带有交混器的16根燃料棒方形布置的棒束内绝热流动的横向流速及其湍流强度。流体纵向冲刷棒束,棒束内轴向平均流速为2.5m/s,相应的雷诺数为1.42×10~4。燃料棒间距为1.375D,棒与壁面间距为0.77D。测量结果表明,交混器大大加强了棒束间的横向流动。由于交混器的存在,子通道内的主流形成了柱形涡流,涡流的旋转方向与叶片倒向相同。但在燃料棒的间隙中,横向速度发生了转向。中心子通道上的四个交混面上的横向流动满足质量守恒条件。作者还提出了“非均匀交混”的概念。     

圆转矩形大宽高比收敛喷管过渡型面及喷口形式对射流掺混特性的影响

设计了一组宽高比为8的不同形式的矩形喷口, 对其尾喷流掺混特性进行了数值模拟.通过改变圆到矩形过渡段的型面, 在喷管出口下缘加装下挡板以及在侧面加装挡板, 得到了4种不同形式的矩形喷管模型, 分别在相同边界条件下研究了它们的射流掺混特性.结果表明, 加装下档板和侧档板能够有效增强射流掺混, 缩短射流高温区长度.      

KM6水平舱方舱门改造

本文章介绍了KM6水平舱方舱门改造的设计方案,、实施过程及改造后的真空检漏和调试结果,给出了舱门预紧力计算方法。通过KM6水平舱联合调试和飞船轨道舱泄复压试验,认为改造达到了设计要求。     

KM6水平舱改造测控系统研制

宇航员出舱活动是我国载人航天发展战略的第二步——空间实验室工程的一项基本任务。为满足完成“SZ-7人-船-服”出舱活动联合试验任务的需要,必须需要对原有KM6水平舱进行适应性的功能改造。为了确保宇航员的生命安全,必须尽可能的提高整个控制系统的可靠性,。测控系统在总体结构上采用SIEMENS PCS7冗余集散控制系统的方式,对所有关键测控环节（包括控制计算机、CPU、电源、网络、I/O模块等）都进行了冗余备份,以确保宇航员出舱活动试验流程的顺利进行,并对重要操作中关键参数互联、互锁,杜绝误操作,确保有完善的系统监控和故障报警功能,。改造后通过多次调试和多种试验模式演练,各分系统和总控系统测控功能均达到设计指标要求。为人-舱-服联合试验提供了坚强的后盾。     

用Tam-Thies湍流模型研究带小突片的喷管流场特性

 首先,采用标准k-ε模型、可实现（realizable）k-ε模型、重正化群（RNG）k-ε模型和Tam-Thies模型4种湍流模型模拟了不同工况下的两种轴对称喷管和带有4片小突片的喷管流场,并将计算结果与实验值进行对比。结果发现：Tam-Thies模型所得出的模拟结果与实验值符合最好。然后,用Tam-Thies模型模拟了小突片后倾角不同的喷管的流场,和没有小突片的喷管的计算结果对比,发现：带有小突片的喷管的尾喷流的核心区长度变短,喷管出口下游气体的混合加剧;而当小突片后倾角增大时,核心区长度先减小后增大;在每个小突片下游产生一对方向相反、强度相同的流向涡,当小突片后倾角增大时,流向涡强度呈现出先增大后减小的趋势,而喷管的引射系数增益和推力损失系数都逐渐减小。