不同来流条件对涡轮叶片表面颗粒沉积影响的实验研究

为了研究微颗粒在涡轮叶片表面的沉积特性,采用熔融态石蜡代替熔融态微颗粒,通过石蜡在平板表面的沉积来模拟真实涡轮叶片表面的微颗粒沉积,从而开展较低温度条件下微颗粒的沉积实验。通过实验观察石蜡在试验件表面附着固化分布,同时测量石蜡在平板表面不同位置的沉积量,研究了不同来流攻角、颗粒浓度对平板表面颗粒物沉积的影响规律,分析了等效加速实验的颗粒物沉积效果。结果表明：颗粒物沉积主要发生在平板前缘及压力面的中后部,前缘的颗粒沉积物质量远大于压力面和吸力面的。随着攻角的增大,压力面和吸力面沉积量显著增大,前缘变化不明显;随着来流颗粒浓度的增加,前缘和压力面的沉积量增加;对于已有等效加速实验准则,保持总粒子喷射质量相同,在颗粒浓度升高,实验时间变短的情况下,平板前缘位置的沉积量增大。     

RP-3航空煤油三组分替代燃料简化机理验证

利用机理自动简化程序ReaxRed对航空煤油RP-3三组分替代燃料半详细化学反应动力学模型采用两种方案分别进行了简化。方案一采用直接关系图（directed relation graph,DRG）法构建了109组分423步基元反应,方案二在方案一的结果上采用基于误差传播的DRG（directed relation graph based on error propagation,DRGEP）方法和计算奇异摄动（computational singular perturbation,CSP）法构建了84组分271步基元反应。结合点火延迟试验数据对方案二所构建的简化机理进行了验证,并且采用层流火焰速度、温度和重要产物等方面的数值计算结果进行对比分析,结果表明:方案二所构建的简化机理在简化过程中保留一定的计算精度前提下更加经济实用,其中在各种工况下方案二简化机理和半详细机理的点火延迟时间之间的平均误差在6%以内并且它们在火焰传播速度方面平均误差在不超过8%。采用本生灯预混燃烧器为物理模型,以RP-3航空煤油为燃料,进行相应的试验研究来验证方案二的简化机理,结果表明该简化机理数值计算结果与试验数据较吻合。      

推进剂组分对固体燃料冲压发动机性能的影响

为研究不同组分推进剂对固体燃料冲压发动机(SFRJ)燃烧性能的影响,以添加了石蜡、炭黑以及炭纤维的聚乙烯(PE)为推进剂,采用连管点火实验装置对SFRJ进行了研究。用扫描电镜观测了燃烧后的燃面形貌。用三维扫描仪和数据重构方法获得了燃速三维分布。根据实验所获数据进一步计算得到不同工况下SFRJ工作性能参数。结果表明:加入5%的炭纤维会阻碍聚乙烯基推进剂燃烧表面的机械剥蚀,影响热解过程,使其无法自持燃烧。通过燃速三维分布发现了开尔文-亥姆霍兹不稳定现象。在聚乙烯基推进剂中添加炭黑和石蜡均能够提高燃速,石蜡影响更明显。石蜡质量分数为30%、50%以及纯石蜡的推进剂比聚乙烯分别提高了375%、514%和544%。最后拟合得到了聚乙烯基推进剂平均燃速与石蜡质量分数呈指数递增关系。     

耗氧惰化系统混合产气的油箱充填特性研究

以特定矩形铝制燃油箱为研究对象,建立三维仿真模型,研究不同体积流量下96%的富氮气体(NEA)对油箱冲洗惰化时油箱内氧浓度的变化,仿真结果与文献试验结果对比,两者吻合较好,验证了仿真模型的正确性。在此基础上,研究相同体积流量下,保证惰性气体中氧浓度相同时,不同组分的耗氧惰化混合气体(MIG)对油箱冲洗惰化时油箱内氧浓度的变化规律,结果与文献中NEA试验结果进行比较,分析两种惰化方式对油箱内氧浓度变化的影响。     

氧浓度对锆粉点火燃烧特性的影响研究

为探究氧浓度对锆粉点火燃烧特性的影响规律,利用激光点火、高速摄影仪、双色红外测温仪和光纤光谱仪等手段对锆粉的燃烧过程进行研究,获得了锆粉燃烧过程中的点火延迟时间、燃烧时间、燃烧强度和燃烧温度等参数。随后又利用XRD手段分析了燃烧产物的物相特征。通过实验发现:根据火焰形态可以将锆粉燃烧过程分为起燃、剧烈燃烧、平稳燃烧和火焰熄灭等四个阶段。氧浓度对锆粉的点火燃烧性能具有重要影响。C1～C4四种工况下锆粉的点火延迟时间分别为15ms,17.5ms,22.5ms和25ms;燃烧温度分别为1542℃,1520℃,1425℃和1405℃。因此增大氧浓度有利于缩短点火延迟时间和燃烧时间,提高燃烧温度和燃烧强度,改善锆粉的点火燃烧性能。氧浓度增大,火焰尺寸,火焰亮度和剧烈程度呈增大趋势。同时还发现锆粉在四种不同氧浓度下的反应产物主要为ZrO_2,未产生ZrN和ZrC等。     

灭菌模块中流速和银离子浓度分布模拟计算

无菌水是载人航天器生命健康的保障条件.灭菌模块安装在水处理系统末端,向净化水释放规定浓度的银离子,起到杀菌和长期保存作用,使净化水达到饮用水质标准.水流过金属壁面,根据交换流域采用标准k-ε模型标准壁面函数,针对600mL·min-1流量工况建立流场和银离子浓度场的计算模型.灭菌模块阴阳电极30s交替互换牵引浓度变化.为符合实际工况,建立模型时通过反复迭代的方式进行求解.对流速和银离子产生速率的结果进行分析发现,银离子浓度最高部位均出现在阳极表面附近,阴阳极反复转换可有效降低电极表面附近的银离子浓度.结合理论计算结果可知,灭菌模块工作过程中不会有AgOH沉淀析出,从而确定工艺参数,指导工程设计.根据仿真结果分析给出了灭菌模块优化建议.      

煤炭中硫分的快速测量系统

针对能量色散X荧光(Energy dispersive X-ray fluorescence,EDXRF)分析技术应用于煤炭中硫分快速测量过程中存在的基体效应和边缘效应干扰问题,采用蒙特卡罗计算程序Electron-Gamma Shower(EGS)模拟了在不同管电压、不同样品直径、厚度以及不同硫元素浓度条件下的X荧光强度。结果表明,合适的X光管的管电压为15　kV,样 品的临界直径和厚度分别大于1.04　cm和0.05　cm。根据模拟结果,通过实验得到X荧光强度与硫元素浓度的关系曲线,实验结果经过探测效率修正后与EGS模拟结果符合良好,为后续的煤炭中硫分在线快速分析系统的设计和实施提供了有力的技术支撑。     

RP-3航空煤油详细化学反应机理初步研究

准确预测航空发动机燃烧室中的点火/熄火现象及污染物排放,需要耦合详细的化学反应动力学模型。鉴于RP-3航空煤油与国外Jet A航空煤油的物性参数较为接近,为初步研究RP-3航空煤油的化学动力学模型,选取Dagaut、Honnet、Lindstedt和Dooley等提出的Jet A的替代组分及其详细反应机理,作为我国RP-3航空煤油化学反应机理的备选方案,并通过激波管模拟与实验验证、充分搅拌反应器模型的定性分析,对备选方案的适用性和准确性进行考核。结果表明:在给定的三种工况条件下,Honnet等提出的详细化学反应机理模拟的点火延迟均与实验值最为吻合。     

专用灭火剂浓度测试设备研制及其应用

直升机(飞机)动力舱灭火系统进行试验时需要准确测量灭火剂浓度随时间变化情况。利用空气中不 同百分比的灭火剂流经多孔塞产生不同流阻的原理,研究并标定流阻与灭火剂浓度的关系;研制灭火剂浓度测 试设备,并将该设备应用于多个型号的地面试验。结果表明:该设备响应灵敏,能实时反应动力舱内灭火剂浓 度的变化情况,满足直升机(飞机)动力舱灭火系统地面模拟试验要求。     

四氧化二氮毒气浓度监测仪的研制

介绍了四氧化二氮毒气浓度监测仪的设计思路和组成结构.通过采用先进的软件设计思想与技术,解决了几个关键问题,成功地研制出了具有声光报警功能的高性能四氧化二氮毒气浓度监测仪.