碱金属引射下的高超声速尾流的数值模拟

高超声速化学非平衡尾流的分析与计算是空气动力学中的一个重要课题。本文采用二阶精度的中心差隐格式，求解了抛物化的Ｎ－Ｓ方程，得到了高空２０ＫＭ及６０ＫＭ非平衡尾流的数值解，研究了碱金属引射对尾流电子密度的影响。计算结果表明引射碱金属对尾流电子密度影响明显，尾流电子密度因此增加了１～３个量级。文中化学反应模型采用十组元模型，组元包括Ｏ２、Ｎ２、Ｏ、Ｎ、ＮＯ、ＮＯ＋、Ｏ－２、Ｎａ、Ｎ＋ａ以及ｅ－。     

基于化学反应器网络模型法的预混气组分对NOx反应路径影响研究

摘 要：为探究预混气组分对不同反应路径下NOx生成影响,针对高压射流反应器,基于CFD流场特征等,构建优化了单PSR、2PSR、3PSR以及PSR+PFR四种化学反应器网络模型。在贫预混燃烧条件下,研究了纯CH4及其混合气燃烧时不同反应路径下NOx的生成情况,得出了燃烧室内不同反应区域每条反应路径NOx的生成量。结果表明,纯CH4燃烧产生的NOx主要来自于热力型、快速型和N2O-中间体型三条反应路径。绝热火焰温度的提高主要促进了热力型和N2O-中间体型NOx的生成。随着CH4或CO中加入H2摩尔分数的增加,NOx排放总量降低,快速型NOx生成速率降低,特别是火焰刷区域的。另外,混合气中CO摩尔分数的增加会导致NOx生成量增多。     

三维热化学非平衡流动非结构网格DSMC方法及其应用

研究了过渡流域三维热化学非平衡流动DSMC方法实现的过程。以四面体非结构网格为基本单元，提出一种新型的高效搜索算法，该算法不仅可以快速跟踪模拟分子在网格之间的迁移，而且可以准确判别分子与物面是否相互作用，避免了原有算法中分子表面反射的非确定论判据。设计了适合三维DSMC方法的动态局部时间步长技术，节约了计算时间。将碰撞距离的思想引人到非结构网格上来，有效地消除了网格尺度小于三分之一平均自由程的限制。利用Fortran90的动态分配内存技术编制了适用于任意外形的通用计算程序。最后对全尺寸航天飞机高超声速绕流进行了数值试验，计算结果验证了该算法的可行性及高效性。     

自由射流超燃冲压发动机燃烧室流场对比计算研究

提出一种针对喷射的简化模型，拓展了二维／轴对称NS方程模型的适用范围。通过算例验证，显示出源项加质方法具有良好的质量守恒性。针对文献中的实验进行了对比计算，结果表明，数值模拟与实验点符合得较好，验证了方法的可靠性。采用上述简化模型，针对化学反应过程与流动过程采用了耦合与解耦这两种方法，对放置在自由射流实验台上两种构型的缩比发动机燃烧室段进行了考虑化学反应流场模拟，得到了主要气动参数的分布图。研究了总压耙等测量装置对于流动的影响。计算结果表明，数值模拟所得到的壁面静压值与实验壁面压力符合得较好，并且为合理布置测量仪器提供了一定的参考。     

用于推进的驻定斜爆轰的基本特征

基于驻定斜爆轰的基本守恒方程、多组元状态方程和考虑化学平衡移动的组元守恒方程，根据本文推导的迭代公式，计算了不同强度的驻定爆轰波后的平衡组分、反应热和绝热指数，讨论了驻定斜爆轰的基本特点、驻定条件和影响驻定的各种因素。     

吸热燃料裂解催化剂CuAPSO-34的合成及性能

采用Cu离子对硅磷酸铝分子筛SAPO－34进行离子改进,成功合成出CuAPSO－34分子筛。通过XRD,SEM,EDX及NH3－TPD等分析手段对改性分子筛进行结构及酸性的表征和对照分析,表明Cu的掺入较好改变了SAPO－34分子筛的微观结构及表面酸性。通过对吸热燃料模型化合物－正庚烷进行催化裂解的对比试验,获得了转化率和低碳烯烃的收率数据。结果表明CuAPSO－34能明显提高催化活性,大幅降低裂解温度;且在经济裂解温度区间500℃－600℃对低碳烯烃的选择性亦有所提高,因而吸热 燃料能够提供更高的热沉。     

CVD SiC纤维的组分与强度

采用射频ＣＶＤ法制备出连续ＳｉＣ（Ｗ）纤维，利用ＸＰＳ分析手段研究了纤维的元素组成及形态与强度的关系，结果表明，纤维中的杂质特别是自由Ｓｉ的存在对纤维抗拉强度有很大影响。     

改性双氰胺研究进展

针对双氰胺固化温度较高、在环氧树脂中分散不均等缺点,综述了物理和化学改性方法对双氰胺固化反应活性和储存性能的影响,结合双氰胺的固化机理,分析了双氰胺的改性原理,展望了其未来的发展方向。     

基于解耦算法的化学非平衡流并行数值模拟

化学非平衡流的数值模拟需要求解化学反应源项,而详细化学反应机理中各个基元反应的时间尺度相差显著,因而导致空间离散后形成刚性常微分方程组,其求解计算量巨大。为此,在非结构有限体积法化学非平衡流解耦算法的基础上,进一步采用基于MPI的并行计算实现大规模化学非平衡流数值模拟的加速,从而为进一步求解复杂的工程应用建立条件。由于基于解耦算法的求解器中计算量最大的化学反应源项求解是基于各个单元格心变量实现,每个时间步求解时不需要进行交互,因此便于实现分区并行计算。经典的激波诱导振荡燃烧算例的数值模拟表明,开发的并行求解器具有较高的计算精度和良好的计算效率,并且由于其较低的内存需求,具备进一步开发图形处理器(GPU)计算能力的基础。