喷口修形对二元喷管红外特征影响的数值研究

为降低排气系统的红外特征,以轴对称喷管为基准,设计了一种出口宽高比为4∶1的二元喷管;并对二元喷管出口型面进行不同尾缘修形。在商业软件中计算了二元喷管的温度场、速度场、压力场和组分浓度场的分布,采用自主开发的红外软件NUAA-IRSE,用反向蒙特卡罗法计算各喷管的红外辐射特征;并与基准轴对称喷管的计算结果进行对比。计算结果表明:二元喷管及对其尾缘修形后,遮挡了部分排气系统内部的高温部件,强化了尾喷流的掺混,在大部分探测方向上抑制了排气系统的红外特征;在喷管推力系数下降小于2%前提下,尾喷流红外最大降低36%,高温壁面红外最大降低28%。     

出口锯齿修形对轴对称喷管RCS的影响研究

为了研究出口边缘锯齿修形对轴对称喷管边缘绕射场和腔体内部散射场的影响,以轴对称喷管为基准模型,对其出口边缘进行8种不同齿角的锯齿修形,齿数均为12,采用迭代物理光学法和等效边缘电磁流法研究分析了基准喷管模型和8种出口锯齿修形喷管模型的边缘绕射场和腔体散射场的电磁散射特性。结果表明：对出口边缘进行锯齿修形可有效降低喷管全局探测角范围的绕射场RCS,且修齿齿角越小,效果越明显;但出口边缘锯齿修形对降低喷管腔体散射场RCS无明显作用。     

出口锯齿修形对轴对称喷管雷达散射截面的影响研究

为了研究出口边缘锯齿修形对轴对称喷管边缘绕射场和腔体内部散射场的影响,以轴对称喷管为基准模型,对其出口边缘进行8种不同齿角的锯齿修形,齿数均为12,采用迭代物理光学法和等效边缘电磁流法研究分析了基准喷管模型和8种出口锯齿修形喷管模型的边缘绕射场和腔体散射场的电磁散射特性。结果表明:对出口边缘进行锯齿修形可有效降低喷管全局探测角范围的绕射场雷达散射截面(RCS),且修齿齿角越小,效果越明显;但出口边缘锯齿修形对降低喷管腔体散射场RCS无明显作用。     

基于微型涡喷发动机的轴对称矢量喷管特性

以微型涡喷发动机为平台进行了收敛型轴对称矢量喷管的数值特性模拟和实验验证。以雷诺时均方程为控制方程,采用SSTk-ω模型研究了在微型涡喷发动机设计状态下轴对称矢量喷管不同几何偏转角下的俯仰推力矢量角特性、推力特性等,并基于该型微型涡喷发动机推力矢量特性实验对仿真模拟结果进行验证和补充。数值模拟和实验的结果表明,喷管出口几何偏转角在0°到20°之间,发动机推力损失较少,且俯仰推力、俯仰推力矢量角与几何偏角具有良好的线性关系。     

基于多重角度离散的排气系统红外辐射特性数值模拟

为解决有限体积法耦合求解排气系统红外辐射特性时角度离散数目不足的问题,提出多重角度离散方法,并计算了某轴对称排气系统的空腔-喷流组合红外辐射特性。用较粗的离散角度耦合计算每个喷管空腔微元面的辐射亮度,用较细的离散角度对空腔-喷流组合辐射的每个控制角进行独立计算,求解红外辐射强度。结果表明,多重角度离散方法可以使排气系统红外辐射程序在保证计算精度的同时,探测方向更加灵活,克服了有限体积法求解喷管空腔-喷流组合辐射强度分布时角度离散数目不足的问题。     

外流对轴对称矢量喷管性能的影响

采用有限体积法,求解三维N-S方程,对轴对称矢量喷管内外湍流流场进行了数值模拟。分析了不同外流速度及不同压比下轴对称矢量喷管的内外流场及矢量特性。结果表明:不同压比下,外流对轴对称喷管矢量特性的影响随压比而变化:小压比下,随着外流马赫数的增大,喷管矢量角呈先减小后增大再减小的趋势;而大压比下,矢量角则先增大再减小,并且小压比工况下外流对喷管性能参数的影响大于大压比工况。     

轴对称收-扩喷管内外流场一体化数值模拟

基于求解Navier-Stokes方程组对某航空发动机的轴对称固定几何收-扩喷管进行了六种工况的内外流场一体化数值模拟,计算出了喷管的流量系数和推力系数。结果表明,收-扩喷管超音速射流,在地面工况下表现为过膨胀特征,在高空不同工况下表现为欠膨胀特征,形成了复杂的激波系和膨胀波系。在欠膨胀状态,随着落压比的增大,喷管的流量系数无明显变化,但推力系数显著减小。另外,从理论解出发,计算了前面各种工况的喷管出口气动性能参数,并与数值模拟结果进行了对比分析,验证了数值模拟结果的可靠性。     

反向蒙特卡罗法模拟波瓣喷管的红外辐射特性

为了考察波瓣喷管/混合器系统及其燃气的红外辐射特性,建立了反向蒙特卡罗法,推导了辐强度等计算公式;在已有三维流场的基础上,数值模拟了波瓣喷管尾喷焰及相关结构的红外特性.燃气的辐射特性由HITRAN数据库获得.与标准蒙特卡罗法结果比较表明,模型和计算程序可信.研究方法和结果可为波瓣喷管的红外抑制提供分析工具和参考.     

偏心距引射喷管气动性能研究

基于流固热耦合理论,采用标准k-ε湍流模型,通过对Navier-Stokes方程和三维热传导方程联合进行求解。对偏心距引射喷管与传统引射喷管进行了数值模拟,得到了较为精确的流场特性,为后期偏心距引射喷管的红外特性计算提供必要的依据。在数值计算中对于固体域、流体域均采用结构化网格,并在两者边界面上采用耦合方法。对偏心距引射喷管的抽吸特性、推力特性以及最佳偏心距等喷管性能分别进行了深入研究,得出了偏心距引射喷管较传统引射喷管具有泵抽能力强的结论。得到了抽吸能力最强且推力损失较小的最佳偏心距引射喷管,其工程应用前景广泛。     

跨音速变质量槽式喷管的设计研究

喷管是风洞实现高速均匀稳定气流的核心部件,变质量喷管可通过扩散段管壁的缝隙流出部分气流来实现在不同背压下得到不同的出口马赫数.基于空气动力学原理,采用三维N-S方程以及可实现k-ε湍流模型,对喷管内流场进行了数值模拟.结果表明:收缩段型线、扩散段长度及壁缝尺寸对喷管流场特性具有重要影响,合理的型线和几何尺寸可使喷管出口具有宽阔的马赫数范围、且流场均匀稳定.     

动态红外图像的计算机仿真技术研究

针对红外探测系统,进行了动态红外图像的计算机仿真生成技术研究.主要解决了以下四个问题:1.分析了飞机目标的红外辐射特性,包括发动机尾焰、尾喷口及飞机蒙皮的辐射计算方法;2.讨论了大气衰减对目标红外辐射特性的影响,对利用理论模型得到的目标红外辐射图像进行了修正,获得了较接近实际的模拟红外热图像;3.对探测成像系统的噪声仿真进行研究;4.完成软件编程,实现动态红外图像的仿真生成.     

天文用阻挡杂质带红外探测器

低温目标红外辐射的灵敏探测和成像在航天和深空探测中具有重要的应用价值.300 K以下低温目标的辐射强度很弱,辐射特征波长位于中远红外区.阻挡杂质带红外探测器是中远红外探测器中重要的一员,具有覆盖波段宽、灵敏度高、暗电流低、抗辐射性能高等优点,能够胜任空间技术和天文探测在中远红外波段探测的苛刻要求.本文以红外天文探测对红外探测器的应用需求作为出发点,主要就国内外红外天文学、红外天文探测器发展概况,阻挡杂质带红外探测器发展历史及其材料、器件结构等方面做了简要综述,并简明扼要地介绍了阻挡杂质带探测器的器件物理模型.     

淹没条件下星形喷嘴射流流动特点的模拟研究

为了优化钻头水功率配置,提高井眼净化效果,对新近引入石油工程中的星形喷嘴射流进行了模拟研究,建立了喷嘴射流流场的流动控制方程,采用有限体积法对其进行离散,结合Realizable k-ε模型对方程组进行求解,并将计算结果与圆形喷嘴射流的结果进行了对比。对比结果发现,淹没条件下喷嘴出口截面形状对射流的影响主要体现在射流的起始段,起始段内星形喷嘴射流流场较圆形喷嘴射流的要复杂。当喷距大于4倍喷嘴当量直径时,星形喷嘴最大、最小截面上轴向速度和湍动能的衰减趋势同圆形喷嘴的衰减趋势一致,两个截面上射流速度剖面满足自相似性。     

巡航导弹的红外辐射特征研究

根据地面防空的需要，深入研究了巡航导弹的红外辐射特征，对构成巡航导弹红外辐射条件的气动加热、羽流和尾喷管辐射三方面进行了分析计算，给出了计算结果，并进行了相关分析。     

余热发电系统双S型旋流片喷嘴内部闪蒸过程数值研究

闪蒸是液体经历压力突降时的快速汽化现象,在高耗能行业余热回收领域具有广阔的应用前景。针对闪蒸余热发电系统喷嘴内部流动与相变现象研究相对缺乏的问题,以典型的双S型旋流片喷嘴为研究对象,展开内部闪蒸问题的数值研究。基于耦合的流体体积函数模型与降压相变模型构建喷嘴内部闪蒸流动的数学描述,并利用CFD软件进行数值求解。结果表明,流体流经S型旋流片时开始旋转加速,在旋流片下游呈现中间旋转程度低、周围旋转程度高,随后经流道收缩段加速喷出。旋流片下游压力降低引发内部闪蒸现象,流体最终以气液混合物状态离开喷嘴。此外,从改善雾化效果、减轻积垢、增加通流能力的角度提出一种改进的喷嘴结构,能够促进喷雾闪蒸充分快速进行,有助于进一步提升闪蒸余热发电系统效率。     

电弧风洞半椭圆喷管流场测试分析

在电弧风洞试验中,半椭圆喷管试验技术为平板模型提供了较宽的试验流场,可以有效提高电弧加热器的能量利用率,应用于热结构考核试验。以总温、皮托压力、模型表面热流、表面压力、红外热图温度、背温等多参数测试结合数值模拟的方法分析了流场均匀性及参数分布,试验区总温、皮托压力测试表明,波动小于3%的宽度均匀区可达喷管出口长边的75%以上。     

上下料机器人关节速度规划

新兴的高新技术产业和智能化产业推动了上下料机器人的快速发展,但是其运动的平稳性限制着进一步的推广与应用.设计了一种4R上下料机器人.首先建立梯形、7段S曲线加减速控制算法,通过分析这两种算法对机器人运动平稳性的影响,提出了一种新型的S形加减速控制算法.利用ADAMS对三种算法进行仿真分析,结果表明新型的S形加减速控制算法在提高4R上下料机器人的运动平稳性方面更具优势并为4R上下料机器人后续的运动控制分析和优化奠定了基础.