脉冲发动机喷管喉衬故障的计算与分析

为了解决脉冲发动机喷管喉衬曾出现过从其喷管座中打出的故障问题,利用MSC Patran 2004r2有限元软件对脉冲发动机喷管喉衬进行了强度分析.选用了三角形轴对称单元,用PCL语言编写了施加变压力载荷的程序,采用高压密封容器对整个喷管作了静压试验,分析了载荷、位移约束和材料性能对喉衬最大应力的影响.结果表明,喉衬支撑结构的耐烧蚀性能没有满足使用要求.经过试验验证,采用将支撑结构改进成镶嵌更耐烧蚀的金属衬套的复合结构措施的喷管,工作正常,结构完好.     

Application of RANS-based method to predict acoustic noise of chevron nozzles

Passive noise control devices for jet flows, such as chevron nozzles, have been studied for a long time due to their large application in turbofan engines. The main purpose of their usage is the reduction of low-frequency noise generation and thus decreasing the noise perceived at the far field. This work is a numerical study of acoustic noise generated by jet flow operating at Mach number 0.9 and Reynolds number 1.38 × 10⁶, considering two chevron nozzle geometries that differ from each other by the penetration angle into the flow. The main aim was to demonstrate that Reynolds averaged Navier Stokes (RANS)-based methods are reliable means to obtain acoustical noise predictions for the industry with a considerably low computational cost. In order to achieve this objective, computational fluid dynamics (CFD) RANS simulations were performed with a cubic k-ɛ model and the acoustic noise spectrum for different angles of radiation was obtained via the Lighthill ray-tracing (LRT) method. The numerical results for the acoustic and flow fields were seen to be in reasonable agreement with the experimental data, suggesting that this methodology can be used as a fast and useful option to predict acoustic noise of jet flows from chevron nozzles.     

静电场对气动喷头雾化性能的影响研究

分析了静电场对液体表面张力的影响,用瑞利极限分析了雾滴的碎裂机理和雾滴在静电场作用下聚并的特殊规律,在此基础上,通过正交实验对静电场作用下的气动喷头的雾化特性进行了研究,发现合理的静电场分布可以有效地控制雾滴的尺寸和雾滴的分布．     

副气流中He流量变化对流场混合状态的影响

 在保持主气流流量和副气流中I₂的流量不变的条件下,改变副气流中He的流量,数值模拟氧碘化学激光器拉伐尔喷管内的流场混合特性。结果表明,随着副气流中He的流量的增加,副气流垂直穿透主气流的深度逐渐变大,主、副气流混合状态也逐渐变好,直至氧碘气流混合均匀。     

脉冲射流喷嘴机理及水力特性研究

在对新型射流机理探讨的基础上,研究了脉冲射流喷嘴的机理和水力能量关系,得出了计算式.结果表明,脉冲喷嘴的瞬时高频射流所获能量是低频射流的2.558倍,是连续射流的1.438倍. 还得出了脉冲射流喷嘴的水马力和冲击力的计算式.为脉冲射流喷嘴的应用及进一步研究,提供了理论依据.     

双射流流化床流动特性的研究

在一300×2600mm二维双射流流化床中,采用多路压力信号采集装置,详细研究了射流气速、射流喷口管间距离、静床高度、物性参数对双射流流化床射流流动特性的影响,发现双射流从单独存在到两射流在其射流区内发生射流合并可由压力波动时间序列的功率谱主频和Hurst指数的变化定量确定,结果还表明,双射流流化床管间距减小时,射流在射流区发生合并的射流气速降低;而管间距相同时,静床高变大,射流在射流区发生合并的射流气速也降低;对于相同粒径的固体颗粒,颗粒密度增大使得射流在射流区发生合并的射流气速变大。     

滨海砂矿开采新方法的研究

提出了一种用气举和自激振荡脉冲射流相结合的方式开采潜水层滨海砂矿的新方法,研究了气举的数学和物理模型,探讨了自激振荡脉冲射流作为气举装置破碎器的可行性。理论和实验表明：自激振荡脉冲射流不仅能破碎水下土岩层,而且能松散砂矿颗粒,使砂矿颗粒易于进入气举吸头。     

采用NND方法计算三维喷管气流场

本文运用NND显式差分格式,计算了三维喷管气流场。气流场计算的基本方程为一般贴体坐标系下三维守恒型的欧拉方程。采用了时间分裂法和Steger-Warming矢通量分裂技术。在喷管内沿周向的每个由轴线和壁面构成的子午面上根据泊松方程生成贴体网格。本文运用三维程序计算了轴对称JPL喷管,同时与实验结果和前人采用轴对称二维程序所计算的结果做了对比。最后,本文还计算了三维矢量喷管,计算结果与现有的实验结果一致。通过轴对称JPL喷管和三维矢量喷管的计算考核,表明建立的算法和编写的计算程序是正确的。文中提出了采用子午面形式的贴体网格时奇性轴的处理方法。计算结果表明在喷管壁面处,马赫数与压强的计算结果与实验值吻合较好,而在喷管轴线处,只有当网格较密时,才能得出与实验结果接近的计算结果。     

水工质微波等离子推力器喷管流场及推力性能研究

采用Delaunay方法生成三角形单元的非结构网格离散计算区域,利用格心有限体积法对水工质微波等离子推力器喷管流场和推力性能进行了数值模拟.揭示了水工质微波等离子推力器喷管的流动规律.研究结果表明:在喷管入口压强为0.35 MPa时,增加工质气体的总温,可以提高推力器的比冲,同时推力的变化很小.在收敛角和扩张角不变的情况下减小喷管喉径,能够略微提高推力器的比冲.而推力器腔体内压强变化很大.保持喷管喉径和出口直径不变,在喷管扩张半角从10°增大到40°的过程中,推力器的比冲和推力先增大后减小;扩张半角为17°时,推力器性能最佳.     

喷管通道内气体流动特性的数值模拟

分析了喷管通道内气体的流动特性,运用CFD软件Fluent模拟了Laval喷管在不同工况下的流场,数值模拟结果与相关文献实验结果基本一致,表明喷管通道内气体流场特性的数值模拟在实际工程应用中是可行的,为喷管的优化设计提供了有效的技术途径．