同轴环缝气流作用下锥形液膜线性稳定性分析

为了分析气液同轴离心式喷嘴的雾化机理，对同轴气体作用下的锥形液膜进行时间稳定性分析，推导同轴气体作用下锥形液膜的色散方程，建立离心式喷嘴出口参数预测模型，用于数值求解色散方程。结果表明：喷嘴出口液膜厚度随着喷注压降的增加而减小，喷雾锥角、液膜速度和轴向速度随着喷注压降的增加而增大。同轴气体作用下液膜由正弦模式的表面波主导，因为正弦模式的表面波增长率远大于曲张模式的表面波增长率。当环缝气体喷注速度较小时，增加气体速度会减小气液相对速度，从而减弱气液相互作用，使得液膜主导表面波增长率和频率减小、破碎时间和破碎长度增加。而当环缝气体速度超过一个临界值后，随着气体速度的增大，液膜主导表面波增长率和频率迅速增大，破碎时间和破碎长度迅速减小。     

重力扰动对SINS水平姿态的影响

为研究动基座下捷联惯导系统(Strapdown Inertial Navigation System, SINS)水平姿态误差角与水平重力扰动间的关系,推导了南北方向、东西方向匀速直线运动时,SINS纯惯性解算的水平姿态误差与水平重力扰动间的传递函数,并分析了传递函数的零极点分布;推导了组合导航模式下,水平姿态误差角与水平重力扰动间的传递函数;通过仿真分析了纯惯性解算和组合导航模式下传递函数的幅频特性。组合导航相对于纯惯性解算模式,截止频率更大,SINS姿态误差角受更多高频重力扰动信号的影响,因此,组合导航模式需要更高分辨率的重力扰动数据来进行重力扰动补偿。此外,在对高精度SINS进行重力扰动补偿时,对于重力扰动分辨率的需求是有限度的,过于精细的重力扰动数据只会带来测量和存储压力,不能提高SINS的姿态精度。     

氧气鱼雷供氧系统中扰动波的建模与仿真

鱼雷发射时,对高压氧气舱中的氧气起开关作用的启动阀快速开启,从而在启动阀的两端产生激波和膨胀波等两种扰动波.考虑了高压氧气的分子间相互作用力及分子所占体积的影响,采用范德瓦耳斯公式来代替完全气体的状态方程,同时建立了扰动波的数学模型,并推导了气体在接触间断面上的速度计算模型,仿真计算得出激波波阵面上的温度、由膨胀波所引起的低温及其它物理量的数值,为分析氧气鱼雷使用高压氧气的安全性提供了参考数据.     

基于航向自动舵实船环境模拟的海浪扰动模型研究

以航向自动舵实船模拟环境的建立为背景,讨论了等效到舵叶舵角上的海浪扰动数学模型的建立,并通过仿真,分析了各种因素对海浪扰动的影响.     

分层流体中水平运动潜体产生的内波分析

从线性化的Euler方程和连续方程出发,采用线性自由面条件,通过傅里叶变换法研究水平运动点源在分层流体中产生的内波.利用源汇分布法分析运动潜体产生的lee波,采用稳定相法计算远场速度.计算结果表明,高模态内波的波域角小于低模态内波的波域角,内波的波域角小于Kelvin波的波域角;随航速增大lee波主要表现为散波.     

鱼雷非线性姿态系统的自适应反演控制

以鱼雷姿态角为输出量,将鱼雷非线性模型转换为输入输出动态和内部零动态两个部分.通过数值计算,确定了零动态的稳定性.对输入输出动态设计了反演控制律,将参数自适应调整与变结构控制相结合,简化了切换函数的设计.仿真结果表明,所设计的控制方法消除了模型参数扰动的影响,使鱼雷姿态角具有良好的控制效果,同时使非线性模型中的其他状态变量保持稳定.     

固-液旋流分离器结构优化模拟研究

采用计算流体力学方法与流体动力学分析软件Fluent,探讨了固-液旋流分离器的溢流口直径、锥角、圆柱段长度和入口直径等主要结构参数对其颗粒溢流率的影响,并在此基础上进行结构参数的优化。结果表明,锥角、圆柱段长度和入口直径过大或过小都不利于旋流分离器的固液分离,均存在一个最佳值。对于主直径为75 mm的单锥双入口固-液旋流分离器,最佳圆柱段长度为87.0 mm,最佳入口直径为16.0 mm,最佳溢流口直径为16.5 mm,最佳锥角为6.0°。     

气液同轴双离心式喷嘴喷雾特性

采用流体体积方法分析涡流器离心式喷嘴内部流动过程,采用单反相机和相位多普勒测速仪测量离心式喷嘴、气液同轴双离心式喷嘴的喷雾特性。发现涡流器离心式喷嘴内部流动的总压损失主要发生在涡流器槽道入口、收敛段和等直段。等直段使液膜厚度减小,喷雾锥角减小。离心式喷嘴喷雾粒径分布范围沿径向逐渐增加,轴向速度分布范围沿径向先减小后逐渐增加。气液同轴双离心式喷嘴喷雾特性受气液比影响很大,气液比小时旋流空气使喷雾锥角增加,粒径分布范围减小;气液比大时,气体膨胀压缩喷雾,使大液滴能够到达喷雾中心,喷雾外侧为二次雾化成的细小液滴。     

基于欧拉多相流模型的空气喷涂喷雾流场模拟

基于欧拉多相流模型,模拟研究了空气喷涂喷雾流场特性。建立了喷雾气-液两相流模型和湍流模型,分析了喷锥的形状以及喷锥内涂料液相的分布规律和运动特性。结果表明:喷锥横截面为椭圆形,喷锥角为65°;喷锥截面内大粒径液相分布区域较小,小粒径液相在整个截面都有分布;喷锥短轴方向上,大粒径液相横向扩散速度略大于小粒径液相,长轴方向上,小粒径液相横向扩散速度明显大于大粒径液相。基于此,解释了实际喷涂中椭圆形涂膜短轴边缘区域分散的涂料膜较少,而其他边缘有大量分散涂料膜的现象。     

罗兰-C 地波传播海岸效应中驻波扰动现象的空间分析

为了提高海岸区域低频地波传播特性预测精度,研究了基于 J．R．Wait 及 FDTD 全波分析算法的罗兰-C 信号海岸效应预测模型;对罗兰-C 信号传播至海岸线时的电场幅度与相位的空间驻波状扰动现象进行了仿真比较;分析了突变和线性渐变两种陆海分界模型下,该扰动在近海岸区域的地／海面及其上空的分布规律,并指出该扰动存在波前倾斜现象。仿真分析表明：该研究进一步克服了 J．R．Wait 算法的局限,限定了驻波扰动变化量级与其在三维空间的分布范围,有助于同时提高罗兰-C 系统在海岸区域地／海面及空中的导航授时精度。     

液体火箭发动机非线性燃烧不稳定过程的并行仿真

采用计算燃烧学方法对火箭发动机非线性燃烧不稳定工作过程进行了并行数值模拟。气相控制方程组用欧拉坐标系下的Navier Stokes方程组描述 ,液相控制方程组在Lagrangian坐标系下进行描述。气、液两相作用通过方程组的源项互相耦合。编制了串行和并行程序 ,并在并行计算环境下进行了测试。从计算结果可以看出并行计算的效率较高。     

Multi-layer protective armour for underwater shock wave mitigation

The effect of underwater shock wave on different target plates has been studied.An underwater shock wave generator(shock tube) was used to study the interactions between water and different constructed targets which act as shock wave mitigation.Target plates,composed of sandwich of two aluminum sheets with rubber and foam in between,were prepared and studied.For comparison,the target plates composed of triple aluminum sheets were tested.The study includes the testing of the selected plates in water under the effect of different peak pressures and the analysis of the results.The strain gauge data and displacement sensors results showed that the multi-layer plates have higher level of underwater shock wave mitigation than the triple aluminum plates with strain and deflection of nearly 50%.     

基于非线性动力学的液体火箭发动机高频不稳定燃烧过程

采用非线性动力学方法对液体火箭发动机非线性高频燃烧不稳定工作过程进行了研究。气相控制方程组用欧拉坐标系下的Navier Stokes方程组描述,液相控制方程组在Lagrangian坐标系下进行描述,气、液两相作用通过方程组的源项互相耦合。用高压蒸发理论对火箭发动机喷雾过程进行了描述。采用计算燃烧学的方法对发动机燃烧室内的湍流两相燃烧过程的稳定燃烧状态和高频不稳定燃烧现象进行了数值模拟。通过分析和讨论,得出了火箭发动机高频不稳定燃烧过程的波动过程类似于奇异吸引子的结论。     

圆锥薄壳热应力分析的分布参数传递函数方法

为分析圆锥壳的热应力问题,建立了圆锥壳热弹性问题的基本微分方程,运用分布参数传递函数方法求解了受温度场作用圆锥壳的位移与热应力.计算结果表明,解析解与有限元解吻合良好.该方法可以对不同边界条件下圆锥壳的热变形和热应力问题进行分析,还可以推广到旋转壳母线形状为曲线的情况.     

铝合金板材相对均匀性的声-超声评价研究

基于Ritec-SNAP系统建立了声-超声技术实验系统,阐述了该实验系统的原理及应力波因子的定义,分析了在声-超声技术评价过程中用声信号的幅频特性及应力波因子表征材料相对均匀性的可行性。利用建立起来的实验系统,对铝板的相对均匀性进行了声-超声评价的实验研究。实验结果表明,用应力波因子评价铝合金板材的相对均匀性具有可行性。     

气动光学效应中调制传递函数的计算方法

从Maxwell方程出发 ,推导了光在湍流中传播的调制传递函数的计算公式。依据折射率起伏相关函数的两种形式 ,计算了光学相位差。根据湍流的动能和动能耗散率输运方程 ,建立了折射率起伏方差的计算模型。最后 ,指出了文中所给公式的适用范围 ,对更好地进行调制传递函数的计算提出了建议。     

Analysis of the stress wave and rarefaction wave produced by hypervelocity impact of sphere onto thin plate

Shock wave is emitted into the plate and sphere when a sphere hypervelocity impacts onto a thin plate. The fragmentation and phase change of the material caused by the propagation and unloading of shock wave could result in the formation of debris cloud eventually. Propagation models are deduced based on one-dimensional shock wave theory and the geometry of sphere, which uses elliptic equations (corresponding to ellipsoid equations in physical space) to describe the propagation of shock wave and the rarefaction wave. The “Effective thickness” is defined as the critical plate thickness that ensures the rarefaction wave overtake the shock wave at the back of the sphere. The “Effective thickness” is directly related to the form of the debris cloud. The relation of the “Effective thickness” and the “Optimum thickness” is also discussed. The impacts of Al spheres onto Al plates are simulated within SPH to verify the propagation models and associated theories. The results show that the wave fronts predicted by the propagation models are closer to the simulation result at higher impact velocity. The curvatures of the wave fronts decrease with the increase of impact velocities. The predicted “Effective thickness” is consistent with the simulation results. The analysis about the shock wave propagation and unloading in this paper can provide a new sight and inspiration for the quantitative study of hypervelocity impact and space debris protection.     

锥壳稳定方程的一般解

在本文中,用应力函数和中面法向位移表示的锥壳稳定方程被变化成为一对无奇异性的简化方程,然后得出了方程的幂级数形式的一般解。计算结果与已有的实验结果符合良好。计算分析了８种边界情况下边界条件对静水外压临界载荷的影响及解的收敛性。     

槽头式野战管线水击波速测量研究

液体管道的水击波速受流体压力、温度、分子结构、含气量及管线几何尺寸、管材等因素的影响,准确地确定管线的水击波速是一个相当困难的问题,通过实验测量水击波速是一个常用方法。管线水击波速的常用测量方法有波前法和周期法。综合运用波前法和周期法,设计了实验测量野战管线的水击波速,并将实验结果与笔者先前提出的水击波速计算公式的计算结果作了对比,验证了公式的有效性。