超声速气流中液体横向射流组合喷注特性实验

以液态燃料为动力的超燃冲压发动机中,液体横向射流在超声速气流中的喷注、混合和雾化特性直接影响了超燃冲压发动机燃烧室的工作效率。提出一种基于高速摄影的图像处理方法,此方法能消除图像处理过程中的人为因素干扰,得到唯一、定量的射流振荡的边界信息;提出一种基于粒子图像测速法的射流展向扩展边界获取方法,能得到射流破碎后形成液滴所能达到的最远距离;基于以上两种图像处理方法和对比实验研究了单孔喷注、展向组合和沿流向组合的喷注方式对射流穿透深度、展向扩展和激波角的影响,结果表明:相比单孔喷注方式,展向组合和沿流向组合的喷注方式均能增大射流的穿透深度,且能增大射流的展向扩展角和展向扩展范围;随着沿流向布置的喷孔间距的增大,射流的穿透深度增大。     

激波对超声速流中横向射流的影响

为了揭示激波对超声速流中横向射流的影响,在超声速流中利用长9mm、坡度为23°的斜坡产生激波。组合利用高速摄影仪和纹影仪拍摄激波入射在气体和液体射流的不同位置,以及相同位置不同喷注压降时的流场纹影和阴影图像。结果表明,激波对气体和液体横向射流的影响基本相同,都表现为入射激波增强了湍流度,扩大了燃料空间发展区域,增强了与主流的混合,激波入射在射流的前部比射流的后部影响大。     

水下声源引起的水表面横向微波的理论研究

利用水下声信号在水表面引起的水表面横向微波振幅很小的条件,将普遍的流体力学方程线性化,推导出在水下点声源的激励下,水表面产生的二维横向微波色散关系以及波的传播形式。结果表明,二维水表面的横向微波具有和一维情况类似的结果,即具有波长短、传播速度小的特点,因而可以对入射到表面的激光束进行调制,为水下声信号检测奠定了理论基础。     

无限质量降落伞充气动力学数值模拟

为分析降落伞火星再入环境下的超声速开伞性能,基于任意欧拉-拉格朗日罚函数法和多介质任意拉格朗日欧拉算法,求解可压缩流场与降落伞结构的耦合动力学模型。数值模拟盘缝带伞超声速开伞过程外形变化,预测气动力作用下的伞衣织物三维结构动力学行为。结合风洞试验数据,对比分析降落伞开伞性能和前置体对伞衣充气外形的影响。最终给出超声速伞周围非稳态流场的尾流和激波分布。仿真结果表明:盘缝带伞在超声速开伞过程中被完全充满且充气效果良好,未出现塌陷情况;随着来流马赫数的增加,降落伞阻力系数逐渐减小,充气时间缩短。仿真结果与试验结果保持一致,验证了所提方法的有效性。     

超声速、高超声速球锥组合体表面压强估算方法及其应用

改进并推广了一种有效的球头单锥组合体在超声速和高超声速流动情况下的表面压力分布算法 ,并利用该算法对若干来流条件下球头双锥组合体表面的压力分布进行了计算。计算结果与数值计算结果以及文献实验数据的比较表明 :本文介绍的方法不失为一种适用范围较宽、准确程度较高的工程算法     

SFPB处理的38CrSi钢表面纳米化层微观结构特征

采用超音速轰击技术（Supersonic Fine Particles Bombarding,SFPB）对调质态合金钢38CrSi进行表面纳米化处理,在材料表面制备了纳米结构表层;利用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等分析技术研究了表面纳米层的微观结构特征。结果表明：经SFPB处理后,材料表层发生了严重的塑性变形,表面形成了晶粒尺寸约为15nm的纳米结构层,微观应变约为0．19％;表面纳米层的厚度约为20μm（晶粒尺寸〈100nm）,纳米晶粒的尺寸随着距表面距离的增加而增大;在距表面40μm的范围内,高密度的位错墙和位错缠结将晶粒分为了尺寸为200～400nm的胞块结构,分析表明表面纳米化主要是位错运动的结果。     

两层及三层流体间内波理论研究进展

内波作为一种发生在层化海洋内部的波动,在世界海洋范围内普遍存在。深入研究内波生成、演化等特性,对我国的海洋开发有着重要意义。针对两层及三层流体间内波理论,选取目前国内外广泛应用的KdV (Korteweg-de Vries)内波理论、MCC (Miyata-Choi-Camassa)内波理论、层析内波理论以及DJL (Dubreil-Jacotin-Long)内波理论综述其研究进展。从数学模型、理论研究以及数值模拟等方面,讨论了不同内波理论的优势以及局限性。从数学推导的角度,证明了MCC内波理论与第一级别层析内波理论是一致的。     

超音速微粒轰击表面纳米化设备研制

超音速微粒轰击是材料表面纳米化的重要手段,性能优异的专用设备是实现这一工艺的前提。为此,采用数值模拟分析的方法研制了超音速微粒轰击喷枪,在距喷枪出口50mm处获得了平均约320m/s的轰击粒子速度;在对机器人选型和控制系统设计的基础上,集成了超音速微粒轰击表面纳米化设备;应用该设备实现了对38CrSi中碳钢的表面纳米化处理,验证了研制设备的性能。     

平面微波光子晶体的表面波带隙

光子晶体在微波毫米波领域已经有了广泛的应用,适合于微波集成电路结构的光子晶体结构将具有很大的应用前景。在微带介质层上周期加载矩形金属贴片,可以获得平面微波光子晶体,并且在特定频段内禁止表面波传播。利用格林函数和矩量法对这种平面微波光子晶体结构进行了计算,通过求解特征方程,得到在这种微带结构中表面波的传播常数,并通过参数设计得到所需要的表面波带隙。这种结构对于微波集成电路和相控阵天线具有很大的应用价值。     

水面舰船减阻节能球鼻艏理论及模型试验研究

基于线性兴波理论,对水面舰船加装减阻节能球鼻艏进行理论和试验研究,发现水面舰船加装减阻节能球鼻艏可获得较好的减阻效果。根据理论优化结果选取多个理论模型进行船模阻力及波形试验。试验结果表明,球鼻艏在特定的中高航速下可以使兴波阻力最多减少37%,总阻力最多减少15%。     

基于流体体积模型的双层油罐渗漏数值模拟

为了对钢制强化玻璃纤维制双层油罐贯通间隙空间进行优化设计,针对目前市场上主流双层油罐间隙空间的结构特点,应用计算流体力学数值模拟软件CFD,基于多相流流体体积模型,对双层油罐内罐发生渗漏后渗漏液体在贯通间隙空间的流动特点进行模拟计算。计算结果表明：液体在间隙空间流动时,其表面力对流动的影响占支配作用,体积力的作用可以忽略;当间隙垫片之间的距离≥0.8 mm,其对液体流动的阻碍作用开始减弱;主流双层油罐间隙空间的设计不合理,无法将油罐渗漏液体尽快引流到间隙底部。最后,根据液体在间隙空间的流动特点,对双层油罐间隙空间的设计提出了改进措施。     

电磁带隙结构单脊波导缝隙相控阵天线的实验研究

提出一种电磁带隙结构交错排列的单脊波导缝隙相控阵天线,并与相同尺寸的普通单脊波导缝隙相控阵天线作比较。测试结果表明该天线的方向图得到了明显的改善,单元之间的耦合系数减小,背瓣的辐射电平显著降低,扫描特性得到了改善;同时也说明了电磁带隙结构可以取得比扼流槽更好的抑制表面波的效果。这对于提高单脊波导缝隙相控阵天线的辐射性能具有重要意义。