【摘 要】
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针对液体姿轨控发动机差动活塞式热气自增压系统,设计了间接比对式、直接比对式和电磁阀控制式等三种方案,分析了系统工作原理,建立了动态仿真模型,进行了动态特性研究,并分析了各方案技术特点.研究结果表明:间接比对式系统起动药量为2.64g,起动时间为0.688s,系统自锁时贮箱压力为7.58MPa,偏离额定值9.86％,可预包装设计.直接比对式系统起动药量为2.43g,起动响应时间为0.573s,推进剂贮箱最大工作压力为7.09MPa,偏离额定值2.75％.该方案引入了阀芯杆处热滑动密封及流量调节器气液腔隔离面
【机 构】
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北京控制工程研究所,北京 100094
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针对液体姿轨控发动机差动活塞式热气自增压系统,设计了间接比对式、直接比对式和电磁阀控制式等三种方案,分析了系统工作原理,建立了动态仿真模型,进行了动态特性研究,并分析了各方案技术特点.研究结果表明:间接比对式系统起动药量为2.64g,起动时间为0.688s,系统自锁时贮箱压力为7.58MPa,偏离额定值9.86％,可预包装设计.直接比对式系统起动药量为2.43g,起动响应时间为0.573s,推进剂贮箱最大工作压力为7.09MPa,偏离额定值2.75％.该方案引入了阀芯杆处热滑动密封及流量调节器气液腔隔离面的热隔离防护需求,热控要求高,技术难度较大,可预包装设计.电磁阀控制式系统起动药量小(2.43g),起动迅速(0.438s),推进剂贮箱工作压力稳定,测控的引入有功耗需求,并增大了系统体积和质量,不能进行独立的预包装设计.
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为探索气流角畸变对超燃冲压发动机尾喷管性能的影响,开展了喷管在单一气流角畸变和耦合畸变进口条件下的数值模拟研究.首先简要介绍采用的数值模拟方法,并根据实验结果校核数值方法的有效性.同时为得到准确的数值结果,进行了网格无关性验证.然后,通过数值模拟获取超燃冲压发动机燃烧室出口气流参数,用于研究气流角畸变对喷管性能的影响并讨论了其影响规律.在此基础上,进一步研究了气流角畸变与马赫数畸变相互耦合对喷管气动性能的影响.结果表明,气流角畸变对推力影响很小:推力系数变化仅为0.37％;但对升力和俯仰力矩影响显著,相应
为了探究涡流发生器对轴流压气机叶顶流动不稳定性的影响,在一台低速轴流压气机转子上开展了实验研究.将梯形和半球形两种涡流发生器分别安装在转子叶顶上游机匣上,基于不同的安装角度共制定了五种控制方案.分析了气动性能的变化,并采用频谱分析和统计分析方法考察了壁面脉动压力特性的变化.实验结果表明:采用梯形涡流发生器后,除安装角为90°的方案外,其它方案在各工况下扩压能力均略有下降,失速时的流量也明显减小.在流场存在旋转不稳定性或失速的工况,-45°方案时涡流发生器增加了来流的正预旋,增加了气流动量,同时产生的诱导涡
为准确评估涡扇发动机冠状喷口的气动性能,提出了一种基于流量守恒的出口定义方式,并验证该出口定义方式与物理出口的一致性,对冠状喷口在设计点和非设计点工况下的气动性能进行了系统性评估与考察.结果表明:在设计点工况下,冠状喷口外形参数中,内切角对推力性能影响最大、齿数影响次之、齿长影响最小;冠状喷口下游流向涡对是导致剪切层增厚、湍动能衰减、核心区长度减小的主要原因;在非设计点工况下,冠状喷口可有效降低出口附近的激波强度,使其堵塞状态压比远高于基础构型喷管.
针对跨声速涡轮叶栅单点优化方法难以获得整体工况性能提升、多点优化方法难以确定合理目标函数形式的问题,提出了两点优化的方法.为了节约优化时间成本,优化过程采用EIF(Equiva?lent inviscid flow)模型进行数值模拟,通过添加惩罚函数保证叶栅满足设计流量和负荷要求,并采用叶栅效率线性平均的目标函数形式进行评价.选择两组跨声速涡轮叶栅进行优化设计,并利用CFD方法分析叶型变化对流场马赫数、激波和损失产生的影响.结果显示,所提出的优化设计方法在保证设计工况性能的同时,能够提升叶栅整体工况性能.
利用超声悬浮的方法为液滴提供静止、无接触初始条件,用高速摄影机拍摄液滴,研究不同直径乙醇液滴在Weber数5～90,脉冲气流冲击作用下的变形与运动特性.研究结果表明,随着韦伯数的增大,液滴先后产生常见的袋状破碎、袋状/蕊心破碎、羽状/液膜稀释破碎.不同破碎模式在本质上都是袋状破碎,包括边缘环袋破碎与液核多袋破碎.Weber数越大,边缘环袋破碎作用越弱,液核多袋破碎越占据主导地位.乙醇液滴的迎风面顶点纵向运动遵循匀加速规律,其无量纲位移与无量纲时间符合二次函数关系式.液滴在横向的扩散过程分为两个阶段:一个是
为了促进空气涡轮火箭发动机燃烧室内来自压气机的空气和流经涡轮的富燃燃气的掺混与燃烧,基于空气涡轮火箭发动机燃烧室入口结构参数设计了波瓣混合器,并采用数值模拟方法通过调整张角及瓣宽比对波瓣结构进行优化.结果表明:(1)保持外张角不变,增大波瓣内张角可以有效改善内涵燃料在燃烧室中心轴附近区域燃烧不完全的状况;(2)在内、外张角相同的条件下,通过减小瓣宽b2使瓣宽比Bˉ大于1可以提升掺混及燃烧效率;(3)相对于非反应流动,波瓣诱导流向涡在反应流中强度更高,沿径向向外移动的速度也更快;(4)带有波瓣结构的燃烧室内
为研究Zukauskas关联式在计算微细换热管束管外换热特性上的适用性,利用数值分析方法,在分析空气横掠微细管束换热特性基础上,发现空气横掠管束入口几排换热管的换热尤为强烈,温降过程沿着流动方向呈现由急变缓的特点,剧烈的温度变化造成Zukauskas关联式按照一般均物性方法计算时,计算结果偏高27％以上;对比分析可知,过于剧烈的温度变化使基于换热管束整体给出的对数平均温差作为平均换热温差的处理方法不再适用;根据空气温度变化的特点,按照流动方向将换热区域分成若干部分,再分别利用Zukauskas关联式计算,
等离子体助燃是一种新型的强化燃烧技术.因此本文创新性地研制了基于旋转滑动弧等离子体的强化燃烧头部,建立了航空发动机三头部燃烧室实验件的等离子体助燃实验平台,验证了该等离子体强化燃烧技术应用于型号发动机燃烧室的可行性.实验研究等离子体助燃在不同余气系数和不同输入电压条件下对平均出口温度、燃烧效率、温度分布系数以及熄火边界的影响.实验结果表明,与正常燃烧相比,施加等离子体助燃后的燃烧效率有明显的提高,在输入电压U0=240V,余气系数α=0.8的工况下,等离子体助燃的燃烧效率提高3.24％.实施等离子体助燃后
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