通气空泡与超音速尾喷流耦合作用实验研究

基于开放式水洞,构建了通气空泡与超音速尾喷流耦合作用实验系统.设计了四种可变长度实验模型,重点研究射流与通气空泡相对位置对空泡射流耦合作用机理的影响.针对不同外形实验模型,改变通气流量和射流流量,获得了不同工况下空泡界面瞬态演化规律.通过实验,观察到射流完全补气、射流部分泄气、射流完全泄气三种不同耦合作用模式.进一步结...     

高速射弹超空泡的形态特性

为了掌握高速射弹超空泡的形态特性,利用某口径火炮进行了射击试验,射弹最大初速达900m/s。获得了射弹超空泡形态的高速影像;分析了射弹超空泡形态演变过程及超空泡形态参量(长度、直径、长细比等)随空化数变化的规律。研究结果表明:空泡直径变化分为快速扩张阶段、缓变阶段和快速收缩阶段,三个阶段耗时比约为7∶12∶6;空泡的扩张过程与收缩过程耗时比约为2∶1;空泡无量纲长度、无量纲直径和长细比均随着空化数的增大而减小。     

头部凸起对水中射弹运动及空泡形态特性的影响

为给超空泡射弹的头锥和外形设计提供理论支撑,基于k-ε Realizable湍流和Mixture多相流模型,耦合六自由度刚体运动方程,模拟了水中高速射弹的运动过程,对比了不同头锥参数下射弹的空泡形态和运动特性,发现适当的局部凸起可以增大超空泡包裹范围和稳定性,减小射弹沾湿面积和阻力,从而增大射弹的航行距离。射弹航行距离随着凸起高度的减少而显著增加,当H=0 mm时,航行距离最远,具有最好的增程效果。在H=0 mm的条件下,当凸起位置与头部距离l_R=22.5 mm时,射弹具有最大航行距离和较好的超空泡稳定形态,相较无凸起射弹,在相同时刻对比航行距离提高17%。     

非对称头部运动体低速垂直入水试验研究

利用高速摄像技术记录了同一入水条件下头部斜切角为5°～25°的5种非对称头部运动体垂直入水过程,比较分析了它们的空泡形态和速度变化,还分析了同一运动体在不同入水初速度下的入水空泡和速度变化.结果 表明:非对称度即斜切角越大,运动体的各阶段的运动更为紧凑,运动状态改变更快,运动体姿态越不稳定,空泡形态变化更快,空泡壁更早...     

非对称尾翼伴飞弹大攻角流场及气动特性分析

采用SSTk-ω湍流模型基于有限体积法求解三维N-S方程,进行稳态数值模拟,得到了伴飞弹在Ma =0.6,0°～ 90°攻角的气动力和绕流场变化规律,弹体所受侧向力随攻角增大呈周期性变化;弹体在所研究的攻角范围内静稳定,但在大部分攻角时稳定力矩不足,不利于伴飞弹迅速恢复稳定姿态.因此,提出了增大尾翼弦长和翼展两种改进方...     

KP458螺旋桨水动力及空泡特性研究

以螺旋桨(KP458)为研究对象,研究其空泡流场特性。首先通过梢涡区域划分及网格加密,对螺旋桨(KP458)在无空化均匀流条件下进行敞水性能数值模拟,建立螺旋桨流场数值预报模型,并对4套网格进行不确定度分析。将计算结果与实验数据进行对比,然后应用Schnerr-Sauer空化模型数值模拟。通过将试验结果与螺旋桨(VP1304)水动力及空泡特性仿真结果进行对比,无空化流场与空化流场中的推力、扭矩系数误差均低于8%左右,以此验证数值计算模型的可行性。研究表明：采用的数值模型具有良好的精度,螺旋网格加密能够捕捉螺旋桨产生的梢涡;KP458螺旋桨在进速系数较低时有较为明显的梢涡空泡产生,随着进速系数增大空泡面积逐渐减小且梢涡空泡消失,螺旋桨的梢涡强度逐渐减小且梢涡融合现象发生越早。     

近自由面串列超空泡航行体的流动特性研究

近自由面串列超空泡航行体的多相流动现象非常复杂,涉及了自由面与空泡的耦合作用以及2个甚至多个超空泡流场的相互干扰。采用VOF方法数值模拟了不同浸没深度条件下串列航行体的多相流动,获得了串列航行体的超空泡演化特性和流场分布特性,分析了自由面对超空泡形态及波浪特征高度的影响。研究结果表明：串列双航行体的超空泡在发展过程中出现了2个超空泡互相融合与分离、尾空泡溃灭等现象;超空泡流场的彼此相互作用导致后发航行体进入了前发航行体的超空泡内部,导致后发航行体受到的阻力减小,航行体的串列布置使后发航行体实现了减阻效果;浸没深度较小时,自由面的作用明显,航行体的超空泡形态上下对称性较差,自由面兴起的波浪特征高度较大,前端高压区压力分布沿航行体中心线不对称。     

预制舵角对超空泡构型航行体入水运动特性影响研究

为了探究预置舵角对通气航行器入水运动特性的影响,基于VOF(Volume of Fluid)模型和SST k-ω湍流模型,开展了通气航行器带舵角高速斜入水流场的数值模拟和弹道特性分析。通过将数值预报的空泡形态和弹道特征与试验结果相对比,验证了所采用的数值方法的有效性,并分析了不同舵角对航行体入水流场演化、弹道特性和水动力特性。结果表明：倾斜高速入水条件下,入水空泡会迅速发生表面闭合,同时舵角的存在使入水空泡存在上下侧不对称情况。入水一定深度后,由于静水压力的增加和航行器速度下降,航行器尾部空泡脱落,升力系数和俯仰力矩发生波动。舵角对于航行器弹道特性产生明显的影响,舵角越大,航行器最大入水深度减小,俯仰角度变化越迅速,姿态转平的时间提前。5°舵角工况相较于3°舵角工况,姿态转平时间提前了86 ms。但是舵角对航行器轴向速度基本没有影响。舵角同时对航行器水动力特性存在一定的影响,舵角越大,升力系数的最大值越大,俯仰力矩越高。但是,舵角对航行器阻力系数影响不明显。     

五阶HWCNS在低速复杂流场中的应用

采用五阶精度显式混合加权紧致非线性格式求解雷诺平均NS方程;利用多块对接结构网格技术,对30P-30N多段翼型进行网格收敛性研究。在不考虑转捩的情况下,采用SA一方程湍流模型研究混合加权紧致非线性格式与二阶精度MUSCL格式对该翼型压力分布和典型站位速度型的影响,并与实验结果进行对比分析。采用混合加权紧致非线性格式和SA一方程湍流模型模拟梯形翼高升力构型低速复杂流场,通过对总体气动特性和压力分布的分析,探讨五阶精度显式混合加权紧致非线性格式在低速复杂外形流动中的应用能力。结果表明,对30P-30N三段翼型,采用全湍流模拟方法可以得到较好的压力分布;对梯形翼高升力构型,在附着流和边界层小分离情况下混合加权紧致非线性格式有较好的模拟能力。     

横流扰动下的鱼雷超空泡及水动力特性研究

为研究横流扰动下的超空泡鱼雷空泡形态及水动力特性,基于有限体积法和VOF模型,结合重叠网格技术,建立了经过实际检验的三维鱼雷超空泡数值计算模型,分析超空泡鱼雷航行过程中受到横流扰动后的空泡形态及水动力变化规律,研究不同横流扰动速度下的鱼雷超空泡流场变化,分析横流速度对超空泡的形态及鱼雷航行阻力影响.研究结果表明:横流扰...     

系列头型空泡特征及其对细长体阻力特性影响的试验研究

为了了解不同头型的空泡特征及其对轴对称体阻力特性的影响,在高速水洞中试验研究了6种典型头体在不同空泡数下,轴对称体上空泡的几何特征以及相对应的阻力特性,分析了空泡数对轴对称体空泡特征与阻力的影响.     

轴对称物体空泡流动的数值计算

基于势流理论和边界元方法,对水下运动的回转体的空泡流进行了数值模拟.将半经验空泡封闭模型由平面流动推广至轴对称流动.对头部为圆锥的圆柱体空泡流动进行了数值计算.分析了空化数、半锥角、空泡长度间的关系.计算与实验结果符合较好.     

水顶油顺序输送油水混合模型研究

顺序输送是利用一条管道输送多种油品,因其可最大限度发挥管道输送潜能而被广泛应用。按照前后行液体不同可分为水顶油、油顶水和不同油品间顺序输送等,其中水顶油顺序输送主要用于管道撤收前的排空作业。对水顶油顺序输送油水混合过程进行了分析,建立了油水混合模型,利用CFD对其进行数值求解,并将仿真结果与前期理论分析进行了对比,两者吻合较好。所得结论可为机动管线水顶油排空作业提供科学指导。     

三组元喷嘴混合特性的试验研究

本文对四种类型的气氢／液氧／煤油三组元喷嘴进行了混合特性试验, 研究了内喷嘴的缩进长度对同轴离心外混式喷嘴混合特性的影响, 对比了相同的三组元工况下各喷嘴的混合特性, 分析了喷嘴结构对混合特性的影响, 进行了单喷嘴和三喷嘴的混合特性试验, 试验结果表明： 在相同的三组元工况下, 同轴直流式喷嘴的流强分布跨度比同轴离心式喷嘴小。所得结论对三组元喷嘴和气液同轴式喷嘴的优化设计有参考价值。     

吸收光谱法测量COIL水含量的实验研究

介绍了吸收光谱测量水蒸汽绝对浓度的方法,标定了实验环境下水蒸汽的吸收系数,并在氧碘化学激光器(COIL)上进行了初步的实验研究.测量结果显示,在常规工作条件下由于BHP温度变化所引起的水汽百分含量变化可以忽略,气体流速是引起水汽含量变化的主要原因.     

模拟海深条件下提升阀流动特性的实验研究

水压传动技术应用于深海环境可以直接从海洋中吸水加压,高压水作功之后可以直接排入海洋,不需要水箱和回水管道,大大简化了系统,具有独特的优势。然而,在深海作业时,液压元件的工况同陆地相比有较大的差异,海深压力相当于在元件出口加了一个背压。文中用背压来模拟海水压力,对以水作介质时背压对提升阀口流量特性的影响进行了实验研究。研究结果表明,背压使得流量饱和更容易发生;有背压时的流量系数比没有背压时的流量系数大;当阀芯和阀座有叠合时,背压对阀口流量特性的影响比阀芯和阀座没有叠合时的影响大。     

液体火箭发动机气液同轴式喷嘴混合特性实验研究

本文通过实验研究了液体火箭发动机气液同轴离心式喷嘴的混合特性。利用两相探针技术,测量了喷嘴下游喷雾流场中气液流强和混合比分布,考察了喷嘴缩进比和气液喷注压降等参数对混合特性的影响。结果表明,气液同轴离心式喷嘴的缩进比对喷嘴混合特性有较大影响,增大缩进比将导致更窄的气液流强分布和更均匀的混合,而改变气液喷注压降将导致不同的流强和混合比分布规律。     

弹药塑料包装透湿机理与应用研究

对弹药塑料包装材料的透湿机理、测试方法、透湿原因、影响因素等进行了分析,并针对塑料包装材料在弹药中的应用现状,提出了提高弹药塑料包装防潮性能的建议。     

N2-COIL的氧发生器水汽诊断

在氧碘化学激光(COIL)系统中,水汽是影响激光器输出功率的最重要原因之一,因此测控氧发生器(SOG)出口气流中的水汽含量非常重要.文中利用吸收和发射光谱法对方管式射流氮气氧碘化学激光器(N2-COIL)的氧发生器分别进行了水汽含量测量.测量结果显示,在保持氯气流量一定的前提下,该发生器正常工作状态下水汽百分含量小于9%,且随氧发生器的总压的增加而减小,随氮气流量的增大而增加.该结果表明,气体流速是引起水含量变化的主要原因.     

消防供水的计算和分析

介绍国际上消防供水的计算方法,并对消防供水方式进行分析.针对国内外的差异,提出消防供水的新思路.