射击模式对身管温度场影响的研究

以某5.8mm自动步枪身管为研究对象,基于经典内弹道和传热学基本原理,运用一种热-化学方法,建立了三维瞬态身管传热有限元模型,研究了不同射击模式影响下的身管温度场。研究表明:1)镀层对于身管内膛最高温度影响高达12.5%,在身管热分析中不可忽略;2)半自动模式膛内温度比全自动模式降低15.7%;3)对于同样的射弹数,射频的提高与外壁最高温度呈负相关,且最高温度区域会逐渐向身管尾部移动。研究结果可为探讨及解决热散问题提供一定的参考价值。     

低功率氩电弧加热发动机的数值模拟

采用可求解可压缩流动与传热的全速度SIMPLE算法,对低功率氩电弧加热发动机内部的传热与流动进行了数值模拟,获得了电弧加热发动机内的温度、速度、马赫数及流线分布。计算结果表明:电弧加热发动机内最高温度出现在阴极下游附近中心轴线处,这是因为电弧在阴极表面收缩形成阴极弧点,从而焦耳热成为该高温区的主要加热机制;沿着发动机中心轴线,气体温度和速度开始时随着距阴极距离的增加而迅速增加,然后在等离子体流向喷管出口的过程中,气体温度和速度逐渐下降。此外还详细考察了弧电流变化对电弧加热发动机内部传热与流动特性的影响,计算获得的发动机流量和比冲与实验结果基本一致。     

枪管传热过程中复合换热系数的修正

以往在对枪管温度场进行分析计算时,均忽略了枪管膛线、散热槽等特殊结构及枪管对与其接触的零部件的传热对枪管温度场的影响,导致所采用的传统的枪管内、外边界条件均与实际情况有出入。针对此问题,本文引入两个修正系数,且采用非线性最小二乘法拟合了此修正系数与距枪口不同距离之间的关系式,分别对枪管内壁与火药气体之间的复合换热系数及枪管外壁与外界空气之间的复合换热系数进行修正。采用红外热像仪对枪管外壁瞬态温度场进行测试,测试结果分别与修正前后的模型所得的计算结果进行比较,修正后的模型准确可靠。采用修正后的模型对枪管温度场进行进一步的分析计算,得到了不同时刻枪管内、外壁温度沿枪管轴向分布规律。研究结果为深入研究枪管烧蚀机理、枪管结构设计和寿命预测提供了可靠的理论依据。     

探路者号火星探测器气动热和传热耦合分析

本文建立高超声速气动热和结构传热的松耦合计算方法,以探路者号火星探测器为研究对象,开展了探测器高超声速气动热和结构传热的耦合计算研究,分析了探测器进入条件下某轨道点上气动加热和结构传热机理。耦合计算表明,随着时间的推进,表面结构温度逐渐升高,壁面热流相对降低,表面趋向辐射平衡温度。因热防护系统结构传热时间尺度长于飞行器进入过程总时间,探测器进入的真实过程滞后于辐射平衡过程。耦合研究表明,使用耦合计算方法能较好地再现真实的气动加热和结构传热过程。     

基于模板匹配法的枪械射击准确度验收系统

枪械射击准确度是枪械验收的一项重要指标。为提高验收精度、降低验收成本,针对现有验收方法的不足,提出了光电成像并结合图像处理的验收方法。根据成像的图像特点和验收的实际要求,采用模板匹配算法识别代表瞄准线的十字分划,拟合枪管轴线并用十字分划表示,通过检验两十字之间的角度关系来进行射击准确度的验收。研究结果表明,采用模板匹配算法,十字分划的识别精度小于1个像素,射击准确度验收系统的精度约为0.26 mil。     

热动力学问题的数值计算

 对含热传导的流体动力学方程组，用有限元方法进行数值求解。采用傅里叶热传导计算热流、用热流连续条件计算单元间接触面的温度、用三角形传热法计算体单元表面的热流，考虑各向同性弹塑性流体材料模型、三项式物态方程和导热系数与状态的相关性，给出了傅里叶热传导、接触传热、热应力应变效应、以及混合物冲击压缩特性等算例。对混合物冲击温度的数值模拟表明，小颗粒混合物在冲击压缩过程中，颗粒间的温度有差别、稍有波动，并随时间趋向于一致，以至热平衡。     

高温吸热管内超临界CO2传热特性的数值模拟

研究超临界CO2在高温吸热管内的传热特性是将其应用于聚光太阳能热发电技术中的基础.本文对此进行了数值模拟研究,分析了流体温度、流动方向、系统压力、质量流率和热流密度对对流传热系数和Nu数的影响.结果表明:高温区(800—1050 K)的对流传热系数和Nu数受流动方向和系统压力的影响均很小,但都随着质量流率的增大以及热流密度的减小而明显增大;而随着流体温度的升高,对流传热系数近似线性增大,Nu数则近似线性减小.另外,本文研究发现在高温区可忽略浮升力对传热的影响,而由高热流密度引起的流动加速效应会明显恶化传热.最后,选取了八种管内超临界流体传热关联式与模拟结果进行对比,发现使用基于热物性修正的关联式对高温区传热数据预测的结果优于使用基于无量纲数修正的关联式得到的结果,且其中预测效果最优的关联式得到的计算结果与模拟结果之间的平均绝对相对偏差为8.1%.     

内部冲击构型对气冷涡轮气热耦合计算影响的对比研究

为了评估复杂冷却涡轮内部冷却结构变化对涡轮气动及传热性能的影响，本文采用气热耦合计算方法对三种具有不同内部冲击结构的高压导叶进行了研究。分析了无冲击冷却结构、冲击挡板结构以及冲击套筒结构对涡轮气动及传热性能的影响规律。结果表明：在气动性能方面，无冲击冷却结构方案总流量最大，带有冲击套筒结构方案最小，同时涡轮气动效率也会随着内部结构的变化而变化；在传热方面，通过对比可以发现两种冲击方案都会对叶片表面最大温度进行降低，但冲击套筒结构方案同时还能够降低叶片表面平均温度。     

激光制导导弹射击模拟器

介绍的激光射击模拟器用于模拟导弹。连接目标跟踪瞄准具的激光发射机至少在模拟导弹飞行的大部分时间内,反复发射出与瞄准线形成不同角偏差的激光编码信号。接收目标反射激光信号的接收机连接到解码和分析装置上,用于计算瞄准具与目标的瞬间角偏差,并计算出该飞行时间内主要部分的角偏差,根据这些计算结果控制命中指示装置。此仪器还有下列装置:将角偏差与表示最大允许角偏差的存储数据和与根据连续测量实际目标距离而计算出的典型目标外形尺寸相比较的装置;连续显示目标对位置和瞄准跟踪点的装置;各种权衡上、下、左、右偏差的装置;以及定时平均导弹飞行时间内主要部分计算结果数据的装置。     

纳米薄膜激光照射过程的格子波尔兹曼方法模拟

考虑到激光加热过程中电子和晶格之间的不平衡传热特性,将格子波尔兹曼方法(LBM)和双温度模型结合起来,建立了1个两步LBM方程,并用此方法对纳米薄膜在短脉冲激光照射过程中的热响应特性进行了模拟研究。分析了照射过程中薄膜内温度随时间及空间的变化规律;探讨了激光强度以及薄膜厚度对金属薄膜热响应的影响。研究结果表明,在照射过程中晶格温度的改变相对于电子温度的变化有明显的滞后效应,并且计算得到的电子温度响应及破坏阈值和实验结果吻合较好,说明所提出的两步LBM方程能够较好地描述激光照射过程中电子和晶格的不平衡传热现象。通过研究还发现,随着激光能量的增强以及薄膜厚度的减小,薄膜表面电子和晶格温度都有明显的升高,且电子和晶格温度达到稳定的时间均有所延迟。     

煤粉炉内弥散介质辐射传热的综合模拟

本文基于辐射传热计算的DT法和颗粒运动计算的随机轨道法,并结合单颗粒的辐射特性模型,构造了能够详细考虑颗粒燃尽、湍流弥散诸因素对炉内空间局部辐射特性及总体辐射传热影响的弥散介质辐射传热计算模型,并将其耦合到炉内过程的总体数值模型中。采用该程序,比较计算了几种颗粒辐射特性模型对某300MW锅炉炉内温度场的预报结果,结果表明：通常采用的均匀颗粒辐射特性模型会导致温度场的极大误差;由于炉内颗粒浓度的不均匀分布,炉内的温度分布呈现高度非均匀状态,在炉膛轴线上有大面积的高温烟气区存在;考虑残炭存在时,温度分布的不均匀性更显著．     

辐射传热中的熵流,熵产和有效能流

以无限大双平行灰体平板等辐射流传热为例,研究了辐射传热的熵流,导出了辐射传热的熵产率,有效能传输效率和理论最佳接收温度的基本通用计算式。通过引入系统黑度的概念,把以上结果应用于复杂辐射传热的热力学分析。针对辐射强度随传递距离不断减弱的辐射传热的非平衡辐射热力学问题,提出辐射强度系数和当量辐射温度的概念,并以太阳能热接收转换器为例,导出了以当量辐射温度表征的辐射能接收转换热效率,熵增强度,有效能输出率,最佳接收温度的计算式,考察了聚光度对提高太阳能接收器有效能输出率的作用。     

毛细相变回路热力学和水动力学分析

基于质量守恒、能量守恒方程,耦合环路热管各关键节点处压力、温度及传热传质关系,通过计算冷凝器中汽液界面位置,将环路热管内压力损失分为蒸汽侧压损和液相侧压损,并构建了从局部到整体的稳态运行数学物理模型,重点分析了冷凝界面位置和蒸发器热泄漏对环路热管稳态运行的影响规律。发现,低热流密度下,冷凝界面越靠近蒸汽出口越有利于提高环路热管的传热性能,但随着热流密度增加,冷凝位置对环路热管稳态性能的影响程度越来越小;抑制热泄漏或增加流入补偿室内的冷量,均可增大毛细芯两侧温度梯度,降低运行温度,进而提高环路热管的传热性能。     

环境因素对枪管温度场的影响

本文研究了在外界有、无风的情况下,枪管外表面与外界环境之间的对流换热系数的选取;采用枪管一维热传导的数学模型,以经典内弹道数值计算结果为基础,编程求解了不同环境温度与不同环境风速时的枪管温度场,拟合了两个典型时刻枪管内壁及外壁最高温度随环境温度及环境风速变化的公式,揭示了环境温度与风速等环境因素对枪管温度场的影响规律。研究结果为深入研究枪管烧蚀机理、枪管结构设计和寿命预测提供了可靠的理论依据。     

自激振荡流热管脉冲加热强化传热实验研究

自激振荡流热管也称为脉动热管,是一种新型高效的传热元件。本文提出了采用脉冲加热代替常规连续热源加热强化自激振荡流热管传热的方法,并对其进行了实验研究。实验结果显示,脉冲加热时热管冷、热端壁面温度的振荡频率明显大于连续加热热管的壁面温度振荡频率。在相同的加热功率下,当脉冲宽度在200-1000 ms时,脉冲加热热管的传输热流量与当量导热系数均大于连续加热热管的传输功率和当量导热系数．这表明脉冲加热强化自激振荡流热管传热的方法是可行的．     

红外热成像技术在炮膛测温中的应用北大核心CSCD

火炮在连续射击过程中,炮膛内壁温度持续积累升高,当其温度超过全可燃药筒燃点时具有较高的安全隐患。介绍了一种基于红外热成像技术的炮膛测温方法与装置。叙述了该装置的组成以及测温基本原理与流程;分析了火炮连续射击换弹的过程,炮膛测温装置利用边缘检测、轮廓提取与识别判断等图像处理技术,自动分析有效测温时间段与目标区域;利用根据最小二乘法标定好的解算曲线,实时确定目标区域的最高温度值与平均温度值,并将温度数据及时上传至火炮控制系统,以判断是否换弹或击发,可有效提高火炮连续射击过程中的安全性。     

动基座潜望式仪器瞄准线稳定时像倾斜的特性分析

潜望式仪器在动基座上实现瞄准线稳定时,会存在较明显的像倾斜。推导了动基座潜望式仪器瞄准线稳定时产生的像倾斜公式,分析了像倾斜的特性,得出了几点有意义的结论。提供了消除像倾斜的参数,为实现运动平台潜望式仪器图像稳定提供了一种途径。     

铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置及矫顽场的温度特性研究

讨论了铁磁-反铁磁双层膜中交换偏置和矫顽场随温度变化的关系。在本模型中,温度的依赖性来源于系统态的热激发以及相关磁学参量的温度依赖性。数值结果显示:低温下,交换偏置和矫顽场随温度的升高而减少,但是随着界面的交换耦合的增强或铁磁层各向异性的减少,其交换偏置变得平坦。随着温度的升高,交换偏置减少直至零;而矫顽场却达到峰值后再减为零。这些结果与实验结果定性一致。根据数值计算结果,可以预见软的铁磁层耦合上硬的反铁磁层,在恰当的交换耦合强度下,可构建具有大的交换偏置、小矫顽场;并在某温度区几乎不随温度变化的磁存贮器件.     

层流与湍流等离子体冲击射流特性比较

本文采用数值模拟方法,对层流与湍流氩等离子体射流在空气环境中冲击平板时的流动与传热特性进行了对比研究.结果表明,在平板和射流进口间的距离较大时,平板的存在只对其附近的射流参数分布有较大影响,层流等离子体冲击射流的温度与轴向速度的轴向梯度明显小于湍流等离子体冲击射流情形;由于在平板表面形成的径向壁面射流对引射的附加贡献,层流和湍流等离子体冲击射流对环境空气的引射量明显增加.     

热端温度对高频微型同轴脉冲管制冷机性能的影响及其在空间技术中的应用研究

本文用数值方法对热端温度对微型高频同轴脉冲管制冷机性能的影响进行了分析,并将其与实验结果进行了比较,随着热端温度的升高,制冷机的最低制冷温度单调升高,制冷量单调减少,试验结果与数值计算结果定性相符。在此基础上,探讨了高频微型同轴脉冲管制冷机和辐射制冷器相结合在空间飞行器中的应用,提出了两种应用模式,用数值方法对之进行了分析。