基于Patran二次开发的星形药柱几何参数灵敏度分析

为了分析几何参数对星形药柱结构完整性的影响,在有限元软件MSC.Patran/Nastran平台上,用Patran的二次开发工具PCL(Patran Command Language)实现了星形药柱建模与分析的参数化。研究了星形药柱最大Von Mises应变随药型几何参数的变化规律并进行了灵敏度分析。结果表明,星形药柱肉厚、星角系数、星角数以及沟槽顶弧倒圆半径等对药柱结构完整性影响较大,药型设计时应重点关注这些参数。所提出的方法和相应结论可为固体发动机设计提供参考。     

伞盘结构对大长径比发动机药柱结构完整性的影响

为了提高大长径比发动机药柱结构完整性水平,基于三维黏弹性有限元法,计算某大长径比固体发动机在温度和内压荷载联合作用下的结构响应;研究伞盘结构及其位置对药柱最大Von Mises应变的影响规律;讨论当伞盘位于药柱中部时,伞盘最大Von Mises应变随伞盘宽度、深度以及顶部圆弧半径比的变化规律。结果表明,伞盘位于药柱中部时可以有效地降低大长径比药柱的最大Von Mises应变,增加伞盘宽度、深度或选取合适的半径比均可降低伞盘结构的最大Von Mises应变。所得结论可为固体发动机设计提供参考。     

φ90实验发动机中的几个问题

本文探讨了在φ90实验发动机试验中出现的三种现象,即a)药柱与绝热塑料管脱粘;6)p～t曲线尾部翘起;c)A1_2O_3粒子在喉部沉积。推导了估计沉积对压力曲线影响公式(当药柱作端面燃烧时)。提出了克服脱粘和沉积的措施。     

两相流喷管面积比和扩张段型面的优化计算

喷管面积比的选择和气动型面的设计是喷管设计中的一个重要课题。本文应用二维两相喷管流场计算程序和直接优化法,对喷管面积比及扩张段型面进行了二维寻优计算。计算表明:考虑二维两相流损失的推力最大的面积比要明显小于理论最佳面积比;对于锥形喷管,能量最佳面积比大于冲重比最大的面积比,而对于特性喷管,只是稍大一些;特性喷管的最优型面,就是最佳面积比下的最佳型面。     

燃烧室前缘扩张角对旋转爆震冲压发动机的影响

针对圆柱形隔离段-燃烧室构型的旋转爆震冲压发动机,开展了总温为860 K、马赫数为2的来流条件下的直连式试验,探讨了燃烧室前缘扩张角(θ=30°,45°,60°,90°)对爆震波传播特性、工况范围及压力分布的影响。结果表明:当燃烧室前缘扩张角为90°时,燃烧模态均为爆燃燃烧;随着扩张角的减小,燃烧模态将会向锯齿波和混合模态(包含单波阶段)转换。当燃烧室前缘扩张角为30°时,旋转爆震的自持工况范围最宽且燃烧室压力最高;同时,随着燃烧室前缘扩张角减小,实现混合模态的当量比下限降低。此外,分析了燃烧模态对来流的影响,发现:锯齿波/混合模态燃烧室内存在的周期性高频压力扰动会使隔离段内的激波串位置前移;混合模态对超声速来流的影响最为显著。     

金属/水反应燃料内燃机定容燃烧仿真计算

以某型内燃机为研究对象,对内燃机燃烧室结构进行了改进性设计,以提高金属/水反应燃料的燃烧效率和动力输出为目的,在建立燃烧反应动力学模型的基础上,利用Fluent仿真软件,采用SIMPLE算法对燃烧室进行了2维流场模拟仿真。仿真计算结果表明:金属/水反应燃料的最高燃烧压力可达到1 000 MPa,1 kg燃烧产物中只有7.197 3e-3g氧化氮产物,燃烧速度最高可达7.5e4m/s,说明在改进燃烧室结构后,金属/水反应燃料的燃烧效率和内燃机性能都得到了显著提高。     

榴弹对行进中炮兵连射击的毁伤概率研究

炮兵实施机动是提高其生存能力与作战能力的重要手段之一,而从集结地域至待机阵地机动阶段由于距离对方近、暴露时间长,且对方毁伤火力种类最为丰富,是威胁最大的阶段.以机动自行和牵引炮兵连为研究对象,对该阶段榴弹攻击行进中炮兵连的毁伤概率进行了模拟分析.得到了对两者而言,当航路角<15°或>60°时,被毁伤概率都相对较小;当航路角在15°～60°之间时,被毁伤概率也都相对较大;而当航路角一定,被毁伤概率随速度的增大而减小,且当自行和牵引炮兵连的行军速度分别大于40 km/h和35 km/h,被毁伤概率的减小幅度趋于缓慢等结论.     

柴油机喷油器积碳对燃烧影响的研究

针对喷油器积碳影响喷油及燃烧的问题,采用试验与仿真相结合的方法研究了喷油器积碳对喷油速率、喷雾特性和燃烧特性的影响。基于喷油泵试验台架,对干净、积碳喷油器分别开展了喷油和喷雾试验,得到了燃烧仿真模型的边界条件。通过converge软件建立三维燃烧模型,仿真分析了不同喷油器的燃烧特性。结果表明:在1 400、2 000 r/min时,与干净喷油器相比,积碳喷油器的喷油速率峰值点提前0. 08 ms,喷雾贯穿角在初期较大,稳定后较小,喷油速率峰值分别减小了11. 8、12. 1 mg/ms,喷雾贯穿距分别增大了22. 4、13. 75 mm;积碳喷油器的缸压峰值分别减小了0. 3、0. 2 MPa,燃烧放热率峰值分别减小了40. 7、10. 2 J/℃A,燃烧放热率峰值相位分别提前0. 1℃A,累积燃烧放热率达到50%时的相位值分别延迟0. 5、0. 1℃A;积碳喷油器的着火始点迟,缸内高温体积小,在1 400 r/min时,气缸底部燃油先燃烧,在2 000 r/min时,气缸底部燃油后燃烧;当曲轴转角-6℃A时,积碳喷油器的缸内燃空当量比小。     

Mg／KNO3药剂的燃烧与辐射性能研究

通过实验确定了镁/硝酸钾药剂的配比对燃烧速度、近红外辐射强度和可见光强度的影响.经过试验发现当镁与硝酸钾的配比为50∶50时,近红外辐射和可见光强度最大.随着药剂中镁含量的提高,燃烧速度迅速增加.利用最小自由能原理对镁/硝酸钾药剂燃烧反应的温度以及主要反应产物进行了计算,理论计算结果与实验结果基本相符.     

电场作用微燃烧器的液体乙醇层流扩散燃烧

采用实验和数值模拟方法对电场作用下微燃烧器的液体乙醇层流扩散燃烧进行研究。研究结果表明,数值模拟高温区与实验拍摄火焰结构外形相似,前者的结构尺寸均高于后者;H/d与R e基本上呈线性增加关系,W/d先随R e线性增加,后变化幅度较小;H/d与电场强度E之间存在波浪曲线关系,波浪整体呈上升趋势,W/d整体上随电场强度E也呈上升趋势;火焰高度和宽度无量纲的数值模拟值与实验计算值吻合良好。     

农用柴油机节能六法

1 提高柴油机冷却水温度。农用柴油机出水温度普遍低于45℃,使柴油不能完全燃烧,机油粘度大,加大了运行阻力,因而耗油多。故需提高柴油机冷却水的温度。 2 保护最佳供油提前角。195型柴油机供油提前角的最佳角度为16°-20°。当柴油机使用一段时间后,由于柱塞偶件与喷油泵传动件的磨损,供油提前角就会减小,造成供油时间过     

复杂外形导弹出水过程空化流数值计算研究

基于Zwart-Gerber-Belamri空化模型,采用动网格和复合网格技术,提出了一种复杂外形潜射导弹出水过程中空化流数值计算方法。对头肩部、舵面及突起物的空化生成、演化及影响因素进行了分析。结果表明,出水过程初期空化数降低使附体空泡迅速扩大,随后空泡脱落与振荡的影响将更为显著;肩部在15m/s出水时产生空化并随速度上升而迅速增长, - 攻角时肩空化非对称性显现;舵面空化受出水速度影响较小, 攻角以下时空化面积小于全舵面积的10%,但攻角超过 后空化面积迅速增长至50%以上;减小突起物尺寸有利于避免空化产生,突起物空化受攻角影响较小,但在高速下可诱导临近弹体产生空化。     

潜射导弹出水过程空化流数值计算

运用Zwart-Gerber-Belamri空化模型,采用动网格和复合网格技术,提出复杂外形潜射导弹出水过程中空化流数值计算方法。对头肩部、舵面及突起物的空化生成、演化及影响因素进行分析。仿真结果表明:出水过程初期空化数降低使附体空泡迅速扩大,随后对空泡脱落与振荡的影响将更为显著;肩部以15 m/s的速度出水时产生空化并随速度上升而迅速增长,5°~10°攻角时肩空化非对称性显现;舵面空化受出水速度影响较小,攻角小于等于5°时空化面积小于全舵面积的10%,但攻角大于5°后空化面积迅速增长至50%以上;减小突起物尺寸有利于避免空化产生,突起物空化受攻角影响较小,但在高速下可诱导临近弹体产生空化。     

近距爆炸装药形状对板架结构的损伤规律研究

为了研究近距爆炸时柱形装药长径比对板架结构变形损伤的影响规律,以某典型缩比板架结构作为研究对象,采用经实验验证的有限元模型,分析了5种不同长径比装药爆炸对板架变形损伤的影响,并对比分析了药柱与板架夹角为0°和90°两种情形的区别。研究结果表明：随着装药长径比的增大,夹角为90°情况下冲击波反射超压和冲量逐渐减小,夹角0°情况下冲击波反射超压和冲量逐渐增大,高压区逐渐从装药轴线方向到径向方向移动;板架的残余位移与装药质量近似满足线性关系,装药长径比增大时,夹角为90°时靶板的残余位移逐渐减小,夹角为0°时位移逐渐增大;基于板架中心点最大残余位移D,拟合得到了药柱轴线与靶板表面夹角为90°和0°时的轴向等效形状因子β₁和径向等效因子β₂,当比例距离在0.4～0.7 m/kg^1/3范围内时,预测误差小于15%,能较好的预估不同装药长径比下板架的中心点残余位移,获取结构的损伤水平。     

溅板式层板喷注单元燃烧特性数值分析

为了获得喷注单元结构参数对喷注器燃烧特性的影响规律,利用数值分析方法对单喷嘴溅板式层板喷注单元气-气燃烧特性进行研究,考察燃烧室特征长度及出口层喷嘴宽度对气氧/甲烷流动及燃烧特性的影响。在求解气-气燃烧流场方面,采用带化学反应的湍流N-S方程进行描述,其中化学动力学反应模型采用简化的单步9组分模型。研究结果表明:燃烧室特征长度的增大有利于特征速度效率的增加;该条件下采用溅板式层板喷注单元所对应的燃烧室特征长度约为600 mm。对比分析发现,出口层喷嘴宽度取0.15 mm时,水组分摩尔分数与热力计算值差别最大;当其值取1.05 mm时,燃烧室头部区域截面温度上升最快,取0.45 mm时上升最慢。总的来说,出口层喷嘴宽度取0.75 mm时,燃烧长度最短,燃烧效率最大。     

一种含氧混合燃料喷雾特性的试验研究

针对柴油和所需的油料方案B20D10（即在柴油中掺混20%生物柴油和10%碳酸二甲酯,Dimethyl-Carbonate,DMC）,在某型重型车辆柴油机高压泵试验台上,采用定容弹和高速摄影技术,研究了掺混生物柴油和DMC后对燃油喷雾特性的影响。结果表明：在不同的背景压力下,燃料B20D10油束的贯穿距离低于柴油,最大降幅达到7.0%,锥角最大增加约15.2%;在非破碎阶段,燃料的贯穿距离与时间呈正比关系;在破碎阶段,贯穿距离与时间的关系为s∝tn,其中n约为0.57。试验结果为建立该混合燃料的喷雾模型,并进行缸内燃烧的数值模拟奠定了基础。     

二维水翼非定常空化流动动力特性的频谱分析

以雷诺平均模拟方程(RANS)为核心,采用RNGk-ε湍流模型与均相流空化模型,对二维水翼附近空化流场进行数值计算。在固定来流速度和空化数条件下,研究了空化形态随着水翼攻角的改变而变化的情况,并采用傅立叶变换(FFT)对水翼升力周期性信号进行了频谱分析。结果表明:水翼的空化形态是由空化数和攻角共同决定的,当空化数不变时,随着攻角的增大,空化程度更加趋于剧烈;在片状空化阶段,升力信号频率为低频信号,并随着攻角增大频率略有降低;在云状空化阶段,升力信号频率为中高频信号,随着攻角增大频率也略有降低;空化形态由片状空化阶段向云状空化阶段转化,在转化过程中存在一个过渡阶段,其升力信号频率在各个频段均具有一定的特征。     

非圆截面弹体斜侵彻薄靶的动态载荷特性研究

为研究非圆截面弹体斜侵彻薄靶的动态载荷特征,利用有限元软件LS-DYNA开展了圆、椭圆和非对称椭圆截面弹体在800 m/s速度下侵彻钢板的数值模拟研究,分析了着角、攻角和弹靶结构参数对弹体所受动态载荷的影响规律。结果表明：正侵彻时,3种截面弹体受到的轴向冲击载荷基本相似,但非对称椭圆弹体还会在头部和尾部过靶时分别受到横向冲击载荷作用;仅存在着角时,3种弹体的侵彻过程均可分为弹头触靶、弹头穿靶和弹身过靶3个阶段,其中弹身过靶阶段会受到持续载荷作用,弹头和弹尾过靶时也会出现两次横向载荷峰值;正着角条件下,攻角越大轴向载荷越大。攻角为正时,横向载荷首先减小然后反向增大,且缩短了侵彻持续时间;负攻角则加强了着角对载荷的影响,并增加了侵彻时间;截面不对称度大于1时,正着角的影响得到强化。此外,弹体载荷随靶厚的增大而增大,而弹体不对称度和长径比对其动态载荷的影响相对较小。     

TNT爆炸温度场热作用规律实验研究

为研究TNT装药空中爆炸温度场的热效应,开展了1、5和10 kg三种质量的TNT药柱在空气中的爆炸实验。采用WRe5/26热电偶获取了不同爆心距处的温度—时间曲线,分析了TNT装药温度峰值随距离和装药质量变化的规律。实验结果表明：TNT在自由场中爆炸时,热电偶响应温度—时间曲线呈单峰状。随着爆心距的增加,升温速率和降温速率逐渐下降,曲线的下降部分因未反应产物的二次燃烧会产生波动,延长温度持续时间;爆心距变化会对温度持续时间造成较大影响,但是质量的改变对温度持续时间影响较小,在自由场爆心近距离内时间变化率最大不超过10%;温度峰值与装药质量成正比,与爆心距成反比,在相同传播距离下,峰值下降的幅度随装药质量增大而减小。     

多孔翅片对封闭腔内自然对流传热影响的多参数优化

为研究多孔翅片参数对封闭腔内自然对流传热的影响规律,数值分析了腔内热壁面所布置多孔翅片长度l、安装位置s、安装角θ、达西数Da和有效导热系数Ke对腔内自然对流传热的影响。结果表明：当Ra=10⁵,使得腔内热壁面■最大的多孔翅片单参数组合为：l=0.35H、s=0.375H、θ=90°,相比无翅片工况提高了33.3%;当Ra=10⁵,应用响应面法分析多参数影响,获得腔内对流传热效果最优的多孔翅片参数组合为：l=0.44H、s=0.34H、θ=101.72°,相比无翅片工况,热壁面■提高了34.4%;当Ra=10⁵,同一达西数下,热壁面■随着多孔翅片有效导热系数的增大而增大。有效导热系数不变,达西数增大同样强化了腔内对流传热。多孔翅片有效导热系数和达西数对提高腔内对流传热具有协同作用。该研究结果能够为改善工业生产中电子元器件的自然对流冷却效果提供理论指导。