在轨运行低温液氢箱体蒸发量计算与增压过程研究

为了研究低温箱体在外部漏热下的在轨增压过程,采用FLUENT软件中的流体体积(VOF)方法,对AS-203飞行试验中低温液氢箱体进行数值模拟。通过对默认可实现k-ε模型进行参数调整,并与试验结果对比发现,调整参数后的模型可较好地预测低温液氢箱体在轨增压过程。因此,采用该模型对所研究低温液氢箱体进行500s增压数值模拟,计算结果表明:与气枕接触的壁面漏热绝大部分用来使箱体增压,小部分用来产生相变;在外部漏热下低温箱体压增速率约49.6Pa/s,箱体气液界面的蒸发率约为0.101 6%/h;在一定的微重力水平下,自然对流作用依然存在,其对流强弱主要取决于箱体尺寸以及外部漏热热流大小;在整个模拟过程中,气枕区热分层较之液相区更为严重;随着重力水平的降低,表面张力的作用逐渐凸显,界面形状变为曲面。     

新型运载火箭射前预冷液氧贮箱热分层的数值研究

针对新型运载火箭液氧贮箱的热分层现象,采用计算流体力学(CFD)技术对液氧贮箱内部的物理场进行数值模拟,揭示了贮箱内部温度场及速度场的分布规律,并分析了液氧热分层的形成过程及原因.研究表明:回流口截面以上区域的传热以对流方式为主,底部区域则主要是逐层导热;贮箱内部主体区域形成轴向温度分层,底部区域产生径向温度分层,最低温度区域偏移至底部封头右侧;气枕区形成逆时针速度旋涡,液相主体区产生顺时针速度旋涡,贮箱底部由于流场影响产生逆时针速度旋涡.     

浮动式液位控制装置的设计

在汽水二次灌装机上，为使贮液箱中的液面保持一定位置，设置一个浮子，利用液面的波动带动浮子升降，使滑阀口打开或关闭，来控制液面的高度。为节省劳动力，提高生产效率，在贮液箱上方设置一个料箱，料箱与贮液箱之间安装一个球阀、一个滑阀。工作时，球阀全部打开，滑阀处于工作状态。停机时，关闭球阀，料箱内液体不再流入贮液箱。     

柔性贮箱内液体晃动的分析模型

研究了贮箱内液体晃动建模中贮箱的柔性与刚性、液体自由面的晃动与非晃动之间的差别．利用液体晃动特征模态和容器结构振动特征模态将液体晃动和弹性结构振动这2个相互耦合的微分方程边值问题进行离散，从而导出了液固耦合系统的动力学方程、相应的液固耦合系统固有频率方程以及液体晃动对容器和充液容器系统对基座的作用力主矢主矩的计算表达式．通过数值计算，比较了刚性贮箱和柔性贮箱之间在液体晃动频率和晃动作用力主矢主矩上的差异；液体引入表面波假设与不计表面波动的柔性壁贮液容器在结构振动频率和作用力主矢主矩上的差别．通过对柔性贮箱内液体晃动动力学模型的无量纲化，得到了确定该动力学模型的3个基本参数，数值研究了这3个基本参数对系统固有频率、系统响应力主矢主矩的影响．     

求Cassini贮箱内液体小幅晃动频率的解析方法

为得到航天器上燃料晃动频率,针对Cassini贮箱内液体小幅晃动,将贮箱的柱段近似为非常扁长的椭球,建立了原点位于与箱内静液面接触线处相切的圆锥顶点的球坐标系,用高斯超几何级数解析表达速度势和波高的模态函数,采用伽辽金方法将变分方程转变为一个标准的特征值问题形式的频率方程,求解了不同尺寸比例的旋转椭球形贮箱和Cassini贮箱在不同的充液比和不同的Bond数情况下液体小幅晃动的基频,并与已有的理论和实验结果进行对照.结果表明,本文方法用于求解旋转椭球形贮箱和Cassini贮箱内液体小幅晃动频率是可行的.     

平放柱形贮箱内液体晃动的等效力学模型

以油罐车为背景，研究平放柱箱液体晃动的模态响应．采用Galerkin方法建立了贮箱平动激励下离散的液体受迫晃动方程，建立了三维受迫晃动响应的等效力学模型．首先考核了晃动特征问题有限元方法和程序的正确性．其次数值实验显示，在液体三维晃动的横向、纵向、混合的3种可能模态中，贮箱的横向激励仅激发液体沿横向的二维晃动模态，纵向激励仅激发液体沿纵向的晃动模态；不存在其他形式的模态响应．最后算例分析了液体沿纵向晃动的固有频率和晃动质量随贮箱长度、充液量和横截面几何形状的变化，结果表明，纵向晃动固有频率随贮箱长度而下降，晃动质量随贮箱长度而增加．     

平放圆柱体内液体晃动特性及横向受力分析

基于势流理论研究平放圆柱形贮箱内任意充液比液体晃动问题,用Galekin方法求解该边值问题。研究液体自由晃动问题求出满足边界条件的势函数空间项,分析液体晃动频率随充液比例和半径变化的情况,并与实验结果进行了对比,吻合良好。在液体强迫晃动中从自由液面动力学方程出发消掉空间项得到势函数时间项n阶微分方程并数值求解。推导了液体作用在贮箱上的横向力,并计算不同充液比时地震加速度激励下的贮箱受力。     

微重力环境下轴对称贮腔类液刚耦合动力学

采用球坐标系描述球腔中的液体动力学特性,并建立一种轴对称贮腔类液刚耦合系统动力学模型.采用模态展开方法分析了微重环境下球形贮箱中的液体晃动问题,给出了球形贮箱内液体晃动速度势函数和波高函数的高斯超几何级数解析表达式.采用伽辽金变分原理推导了系统动力学模型,并进行了特征频率分析.对耦合充液系统进行了数值仿真计算,并得到系统自由度随时间的变化历程.     

液体喷射器技术在抽真空、增压、脱硫中的应用

液体喷射器技术应用到抽真空系统和气体增压、瓦斯脱硫系统,可以替代蒸汽喷射器技术和传统的压缩机、真空泵,能解决石化节能减排的实际问题。液体喷射器技术以文丘里工作原理为基础,用液体为工作介质,通过动量转换来达到抽真空、压缩气体的目的。在国内外都有应用案例。     

微重力状态下自由液面构型的Surface Evolver软件计算

以扇柱形贮箱为研究对象,根据微重力状态下液体的毛细现象,基于Surface Evolver软件平台,建立了三维分析模型.利用该模型进行数值模拟,深入研究了微重力状态下扇柱形贮箱内角处自由液面的爬升特性,数值分析结果与实验结果吻合良好,证明了该方法的合理有效性.通过数值分析,详细探讨了接触角及容器中心角对微重力条件下自由液面爬升的影响规律,发现液体与容器壁接触角之和小于90°时,液体会不断爬升;当中心角大于50°时,液体爬升高度变化很小.     

喷射装置应用于反应气体循环的试验

一、概述在有气体参与反应的化工生产过程中,如何合理地实现气体的循环是经常遇到的一个问题。尤其是当反应气体中含有氢、氨等易渗漏的低粘度气体时,采用合理的循环装置就较显得突出重要了。在这种情况下采用喷射循环装置是适当的,对于既含气体又含液体的气液反应体系更加具备采用这种方法的有利条件。由于液体重度大,经过泵的增压易于得到较大的动能,在喷射泵中通过摩擦作用液体将能量传输给气体,使气体得到增压,因此在气液反应     

高增压中速柴油机性能预测

采用对柴油机工作过程进行模拟计算的方法,以潍坊柴油机厂6160中逆栗油机高强化改型为算例,对高增压中速柴油机进行了性能预测,并通过对压缩比等参数的调整计算,说明了各参数对高增压中速柴油机综合性能参数的影响程度.结果表明:在增压度较高的中速柴油机上,采用三脉冲增压系统仍能达到较好的效果;在新机型设计中,可在缩短燃烧持续期或提高压缩比的同时,相应增大燃烧始角及燃烧品质指数,可以在限定的最高爆发压力下.降低燃油消耗率.     

电增压促进废气再循环对发动机性能的影响

在一台1.5 L带废气涡轮增压的直喷汽油机上进行了电动增压和废气再循环（exhaust gas recirculation, EGR）协同对发动机动力性和经济性的影响规律试验研究。结果表明：全负荷下电动增压促进最高废气再循环率随转速的上升而下降,在4个试验转速下分别提升了17.7%、15.2%、13.84%和0;部分负荷下电动增压促进最高废气再循环率随负荷的提高与转速下降,在6个试验工况下最高废气再循环率分别被提高了23.63%、30.31%、0、14.09%、19.74%和0。全负荷与较低的3个转速下电动增压介入后有效燃油消耗率（brake specific fuel consumption, BSFC）降低近10%,最高转速下废气涡轮增压完全取代电动增压;部分负荷下的两组工况内,电动增压介入后,最高BSFC降低了10.8%和8.4%。结论表明合理应用电增压促进最高废气再循环率可以提升发动机的燃油经济性并保持较高的动力性。     

充液卫星地面物理仿真方法

充液卫星地面物理仿真中,受重力影响,无法在气浮台上直接放入液体贮箱进行仿真。为实现充液卫星整星模型的地面物理仿真,该文提出利用飞轮施加卫星充液贮箱内液体的晃动力矩的方案。该试验方案基于液体晃动的等效单摆模型,得到了实时获取卫星液体晃动力矩数值,并通过飞轮实时施加等效晃动力矩,来等效液体晃动,进行整星运动仿真。仿真结果及理论分析表明:考虑采样时间、延时效应、外力矩的影响,该地面物理仿真方案能够很好地模拟在轨卫星的运动规律;对飞轮求解方程进行等效处理可以简化飞轮角速度指令计算及相应陀螺力分析。     

一种新型水下混合增压排气方式研究

水下排气是一种具有红外抑制作用的排气方式,在水下负压区排气基础上,提出了一种新型的动力与结构混合增压的水下排气方式.首先,在排气管末端建立水微团力学模型,得出提高排气压力可以实现水下排气,并指出叉管叉角、支管直径与排气压力存在相互关系.其次,应用SPECIES模型,分析了排气管道与动力增压管道连接处的流体特性,揭示出低压气体通过卷吸作用而排出的排气机理.最后,模拟了叉管结构的流场分布,得出叉管结构具备增压性能,并推导了海水倒灌量的计算公式.研究结果表明水下混合增压排气方式原理可行.     

增压流化床燃烧和脱硫数学模型

本文所述的增压流化床燃烧及脱硫数学模型以两相理论为基础,综合考虑了床内气固流动、颗粒扬析和磨损、颗粒在床内停留时间的随机分布、挥发份和炭的燃烧、二氧化硫的脱除及床内主要气体组分的浓度沿床高的变化等因素,实现了增压流化床燃烧和脱硫的系统模化,模型的计算结果与东南大学增压流化床燃烧装置(SEU-PFBC)的试验值相比,两者吻合良好,有一定的参考价值。     

喷射控制策略对增压直喷汽油机燃烧和性能的影响

对1台车用增压直喷乙醇汽油机进行试验,研究不同喷射策略包括喷射次数、喷射时刻、喷射压力及分配系数对发动机性能的影响。研究结果表明:对于单次喷射模式,喷油时刻为上止点前300°时性能最佳,此时,有效热效率最高达35.17%,指示热效率最高达37.51%;随着喷射时刻推迟,50%燃烧位置(曲轴转角α_(50))往上止点推移,燃烧持续期缩短;喷油压力扫描试验结果表明该工况的最佳喷射压力为12MPa,此时,有效热效率最高达34.35%,指示热效率最高达37.01%;在二次喷射模式下,随着第一次分配系数下降,α_(50)逐渐远离上止点且燃烧持续期逐渐延长,有效热效率随着分配系数减小而降低,而指示有效压力的循环变动率和有效燃油消耗率随之升高;燃油消耗率最大偏差达62.48 g/(kW·h),燃油消耗率最高降低20.19%,因此,合理控制和优化喷油控制策略能提高增压直喷汽油机的燃烧质量并提高其性能。     

贮箱轻量化设计几何参数优化方法

为有效减轻推进剂贮箱质量、提高液体火箭的有效载荷运载能力,提出一种推进剂贮箱几何参数优化方法。在建立椭球底圆柱贮箱模型的基础上,应用材料力学理论对贮箱结构进行应力分析,推导出了贮箱椭球下底、圆柱筒及椭球上底经向应力与环向应力的解析式。在保证贮箱应力强度可靠性的前提下,结合贮箱应力分布特征与材料强度理论定义贮箱最大等效应力,并据此确定贮箱设计所需壁厚参数。根据推进剂贮箱设计需求,确定贮箱质量与贮箱设计参数间的约束关系,以贮箱质量最小化为优化目标,对贮箱半径与椭球模数进行优化设计。以某型火箭贮箱的设计参数为例,将优化后贮箱的质量与原始质量进行了对比分析,结果表明:当半径不变、椭球模数减小0.02时,贮箱质量减小5.7 kg;当椭球模数不变、半径增加0.02 m时,贮箱质量减小15.2 kg。     

二级增压系统压气机性能试验研究

为研究二级增压系统中高低两级压气机性能与系统的整体性能,匹配了一套二级增压系统. 建立了专门的二级增压系统试验台架,针对每一条试验曲线,将高低两级增压器调节到某一稳定转速,进行二级压气机性能试验. 试验结果表明,高压级压气机的折合流量与实际流量差别很大,为便于了解二级增压系统的实际增压效果,宜采用实际流量;在大部分工况下压比分配为1:1时,所匹配的二级增压系统效率较高;两级增压器转速较低时能达到很高的增压压力,保证了系统的安全性与可靠性.     

涡轮增压汽油发动机的匹配研究

文章设计了一款涡轮增压汽油发动机来满足公司的需求;根据开发目标首先确定开发方案,使用电解法进行详细计算;根据目标扭矩、功率、燃油消耗率和高原使用情况进行分析,确定K03增压器在低端扭矩、效率和高原适应性等方面均较优。