微喷管流动的DSMC方法模拟

目前微型航天器正在积极地发展中,微喷管在其推进系统中具有重要地位,对微喷管进行进一步研究是很有必要的。运用DSMC(DirectSimulationMonte Carlo)方法从分子运动论层次对轴对称微喷管流动现象进行模拟,分析了喷管流量以及尺寸大小对喷管流动和性能的影响。研究表明,喷管流量及尺寸对流动特性和微喷管性能存在不同程度的影响。     

用LIIF法测量DF/HF化学激光器喷管混合性能的数值分析

激光诱导碘荧光(LIIF)是一种很好的流场测量技术,为了验证该方法测量化学激光器流场混合性能的精度,模拟得到连续波DF HF化学激光器的HYLTE喷管冷流场,并计算了用氦碘混合气体作为氧化剂流、用氦气作为燃料流的HYLTE喷管的流场。通过比较前一流场中的氟原子和后一流场中的碘分子的摩尔百分比分布情况得知,当作为氧化剂流的氦碘混合物中碘的质量百分比在54%左右时,用LIIF法测量DF HF化学激光器喷管的混合情况具有较高的精度。     

不同初始条件下乙醇-空气预混合气层流燃烧火焰结构分析

给出了一个扩展的乙醇化学反应动力学机理并给予了验证。利用此扩展机理分别计算了不同初始条件下乙醇-空气混合气一维层流自由传播火焰中反应物、自由基、碳基中间产物和燃烧产物的分布规律,预测了NOx的浓度分布曲线。对于乙醇-空气火焰,得到的主要结论有：主要自由基OH、H和O浓度随初始压力增加而减小;随初始温度增加而增加;随氮气稀释度的增加而减小。自由基浓度随初始条件的变化规律部分地解释了实验和计算得到的层流燃烧速度随初始条件的变化规律。     

塞式喷管高度特性的 CFD 研究

采用NND2M差分格式 ,从考虑k-ε湍流模型的理想气体三维薄层近似NS方程出发 ,对塞式喷管内外流场以及比冲随高度变化特性进行了数值研究 ,得到了较为准确的结果。计算表明 ,塞式喷管的低空性能明显优于传统喷管 ,NND2M差分格式及相应计算软件适合于模拟复杂喷流流场 ,可用于塞式喷管发动机的研究中。     

自由旋涡气动窗口非对称喷管的设计

对于高能激光器来说 ,晶体材料输出窗口因吸收致热而无法正常工作。自由旋涡气动窗口利用超音速自由旋涡来密封低压的激光腔。本文提出了确定气动窗口所需自由旋涡气动特性的过程 ,讨论了特征线方法在非对称超音速喷管设计中的应用 ,该喷管被用来产生自由旋涡流动。     

油水两相分层流层流流速分布计算分析

利用剪切力比模型,进一步讨论了油水两相分层流层流流动的速度分布规律,将水相流速假设为抛物线形式分布与实验结果有较大偏差,将水相分为拖曳和返流两段更接近实际情况,模型所得水相计算结果更接近实验数据。指出剪切力比模型能否适合于油水两相分层流动计算理论需要更多实验结果验证。     

采用摆动喷管推力矢量控制弹性弹体数学模型建立

针对摆动喷管不同于空气舵的特征,建立了摆动喷管坐标系,具体分析了单个摆动喷管产生的力和力矩,详细推导了采用摆动喷管推力矢量控制弹体弹性振动方程;同时基于小偏差线性化条件,推导了俯仰通道的姿态运动方程;以上方程可用于采用摆动喷管推力矢量控制弹体弹性计算和控制系统进一步设计的依据。     

粉末燃料冲压发动机内镁粉尘云层流燃烧模型

对粉末燃料冲压发动机预燃室内镁粉尘云燃烧过程进行了研究,建立了镁粉尘云的一维层流预混燃烧模型。研究表明,镁粉尘云层流火焰传播很稳定,燃烧过程中火焰结构基本不变,燃烧区很薄,而预热区厚度约是燃烧区的2-3倍。粉尘云中镁颗粒的蒸发和气相镁与氧气的均相反应是产生火焰的直接原因,也是火焰得以传播的关键。预热区气相温度升高主要靠燃烧区气体的导热和扩散过来的气相镁与氧气反应释放热量,而预热区颗粒相温度升高主要靠气相对其对流传热。分析了各参数对粉尘云燃烧的影响,颗粒相对浓度对粉尘云燃烧的影响比较复杂,在浓度较低的情况下,增大颗粒相对浓度有利于粉尘云快速燃烧;而在浓度较高的情况下,增大颗粒相对浓度则不利于粉尘云快速燃烧。随颗粒粒径的增加,火焰传播速度减小,火焰温度升高,预热区厚度增大。火焰传播速度和火焰温度随粉尘云初温增加线性增长,预热区厚度随粉尘云初温增加抛物线增长。数值模拟与文献中试验结果的变化趋势相一致。     

超声速型面可控喷管设计方法

提出了基于B-Spline曲线和特征线方法的超声速型面可控喷管设计方法,通过设置喷管轴向马赫数分布可以灵活地调整喷管的型面形状。数值验证结果表明,该方法不仅可以设计出高品质的喷管出口流场,而且能够实现喷管型面的灵活调整,可以获得长度与最短长度喷管一致,但流场品质更优的喷管。