爆炸驱动作用下固体燃料分散过程的计算分析

在分析FAE燃料分散物理过程的基础上,利用爆轰产物分段等熵膨胀原理估算了中心装药爆生气体产物膨胀范围,建立了固体燃料颗粒抛撒的二相流运动模型,获得了抛撒距离的计算方法.固体燃料颗粒尺寸、形状等影响其抛撒距离,且决定燃料云雾区内固体燃料分布的均匀性.与实验结果的对比表明了理论预测的正确性,可以为FAE燃料设计及其云雾范围控制提供依据.     

液体燃料爆炸抛撒的近场阶段研究

该文描述了燃料空气炸药（ＦＡＥ）装置在中心装药爆轰产物推动下，液体燃料在抛撒近场阶段加速过程的一维柱对称运动。给出了液体径向运动速度随半径 关系，以及液体所能的最大速度值。发现这个速度值和中心装药爆速，装药质量与燃料质量比的平方根成正经，为进一步研究液体的破碎提供了重要线索，并为远场分析提供初始速度估计。     

液体燃料爆炸抛撒过程分析

该文建立了描述液体燃料空气炸药云雾运动规律的模型,给出了云雾膨胀过程３个阶段的速度—半径关系或速度—时间关系,以及云雾中燃料液滴的尺寸估计。     

液体燃料爆炸抛散过程分析

该文建立了描述液体燃料空气炸药云雾运动规律的模型，给出了云雾膨胀过程３个阶段的速度－半径关系或速度－时间关系，以及云雾中燃料液滴的尺寸估计。     

燃料抛撒初始阶段的蹿火现象

 在燃料抛撒形成燃料空气炸药的过程中, 燃料可能发生点火燃烧或爆燃现象, 通称为蹿火。蹿火现象的发生, 极大地降低了燃料空气炸药能量的输出。解决蹿火问题, 对二次引爆型云爆战斗部的研制尤为重要。针对燃料抛撒初始阶段蹿火现象, 通过数值模拟和试验, 获取爆轰气体产物、燃料和空气的时空分布, 分析蹿火发生的因素。结果表明, 爆轰气体产物量是影响抛撒初始阶段蹿火发生的主要因素, 针对液固态燃料配方, 最优的比药量范围为0.95%~1.70%。     

高能FAE燃料的选择

该文根据对ＦＡＥ燃料的要求,通过比较不同碳氢燃料的物理化学性能,并考虑其它附加因素,选择了可用作ＦＡＥ燃料的碳氢资料,对所选择燃料进行了模拟弹试验,结果发现,采用新燃料后,单位质量燃料形成的云雾体积比以前所用燃料要高得多,从而扩大了云雾区的覆盖面积,也提高了ＦＡＥ的威力。     

波纹管式抛撒机构抛撒过程建模及仿真

建立了子母战斗部波纹管式抛撒机构抛撒过程的系统内弹道理论模型并进行了数值计算,分析了该机构的结构和工作原理。根据波纹管膨胀做功过程的特点建立了波纹管运动模型、容积及有效推力面积变化模型。编制程序并进行模拟计算,获得了抛撒过程的弹道性能曲线。仿真结果说明了模型的可行性。该文研究可为波纹管式抛撒机构的结构设计和优化以及装药结构的设计提供理论指导。     

立柱旋涡三维数值模拟

立轴旋涡的边界条件复杂，存在很难求解的曲线自由水面，三维数值模拟相当困难，目前还未见报道，采用VOF方法处理水气二相流自由表面，通过三维数值模拟描述立轴旋涡的形成过程，用拉格朗日法求解液体颗粒的运动轨道，并给出了压力和流速特性，有利于对立轴旋涡的生成机理和消涡措施作进一步分析。     

高炉内液体流动特征的数学描述

高炉内液体流动现象的研究对高炉工艺的控制与开发、炼铁工艺模拟具有重要意义.针对液流由非润湿液滴组成、惯性力对运动影响可忽略、液流沿垂直于速度的方向散开等高炉内液体运动的特点,分别给予较合适的数学描述,建立了一个可预测高炉内液流分布和液体流动范围的数学模型.该数学模型数值求解网格尺度仅满足数值精度即可,不必和床层填充颗粒尺寸相一致.模型预测结果和实验数据有较好的一致性.高炉模拟中该模型是一个可供选择的模型.     

爆炸抛撒过程的研究进展

爆炸抛撒指含能材料爆炸产生的瞬时高压对周围介质产生驱动作用的过程,这种驱动方式在军事和民用工程中获得了广泛应用。整理了国内外涉及爆炸抛撒武器的研究资料,详细分析了爆炸抛撒在化学武器、FAE、灭火弹药、金属颗粒流毁伤元中的应用,从理论分析、数值仿真和试验研究等方面对爆炸抛撒过程的研究进行了综述,系统总结了爆炸抛撒过程中云雾范围、颗粒速度、尺寸、浓度和温度效应等主要参数的研究进展,归纳了各参数规律性的表现,提出了今后应该重点解决的问题和研究方向。     

竖置多孔填料床内热湿迁移特性研究

通过对气相达西阻力的定义,提出了更准确、更完善地反映多孔介质内部热质传递现象的“三态-六场”模型,并以此模型对竖置多孔填料床内的热质交换过程进行了数值模拟,分析了典型工况下填料床内部各物理量场的变化规律.计算及分析结果一方面表明了模型的可行性,另一方面也表明竖直多孔窗比水平多孔窗具有更好的蒸发制冷效果.     

半导体桥对粒状炸药的微对流传热数值模拟

该文用气固两相流理论研究半导体桥使奥克托今炸药受热发火的微对流传热过程，建立了数值计算的数学模型，并采用ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ差分格式进行了数值模拟计算。计算结果说明硅蒸汽冷凝释放潜热在使炸药受热时起主要作用。     

燃空当量比对液体燃料无焰燃烧影响的研究

以微型燃气轮机为应用背景,设计了基于液雾无焰燃烧的模型燃烧室,以实验为主、数值模拟为辅的手段研究了0#柴油/空气的燃空当量比对模型燃烧室的流场结构、燃烧模式、无焰燃烧范围、燃烧温度及分布和污染物排放的影响.结果表明:燃烧室流场呈现明显的环形回流涡,为高温烟气循环提供了流体动力学基础;燃料喷孔附近的混合情况对整个燃烧模式的转变具有重要影响;该燃烧室工作在无焰燃烧模式的燃空当量比Φ范围为0.25～0.50,无焰状态下燃烧室内温度分布均匀;燃烧室平均温度Tavg和污染排放受到Φ和输入功率的影响,在实验范围内,输入功率相同时,随Φ减小,燃烧室平均温度降低,CO和NOx排放浓度增加,另外,Φ相同时,输入功率越低,Tavg越低,CO排放浓度越大,且输入功率越低CO排放浓度增长越快,NOx受输入功率的影响相对小得多.从实验结果分析,适当提高空气预热温度是增强低燃烧室热密度时的贫燃稳定性、拓展贫燃极限和强化燃烧的有效措施.     

三维聚合物电解质膜燃料电池中水的输运模拟

针对新型螺旋形加压聚合物电解质膜燃料电池,提出了一种液态水生成和输运效应的数值模型.该数值模型基于燃料电池的物理机理、流体流动、传热导、多孔介质中的传质、电化学反应、含相变的多相流动、电流输运、多孔介质和固体导电区域中的位势场以及穿过聚合物膜的水的输运设计优化过程.在分析中还使用了燃料电池模型.例如,电化学模型--用于预测局部电流密度和电压分布;位势场模型--用于预测多孔介质以及固体导电区中的电流和电压;多相混合物模型--用于预测在多孔扩散层中的液态水和气体流;薄膜多相模型--用于研究气体流道中的液态水流.最后给出了聚合物电解质膜燃料电池液态水生成和输运的理论模型的数值结果,包括催化层和膜中的H2,O2和H2O的质量和克分子数的等值线图.     

细小竖管内非沸腾气液两相环状流换热特性分析

提出了一种使用竖直细小传热管内高速空气-过冷水环状两相流用于质子交换膜型燃料电池高效冷却的方法．理论模拟结果表明。在细小管内壁上过冷水形成非常薄的液膜，壁面热流密度可以分为液膜吸热、液膜蒸发和湿蒸汽吸热。各种因素影响这3部分热量的耦合匹配，使得管内两相流的传热传质特性十分复杂．在管内的前段部分，液膜升温吸收大部分壁面热量。而在大部分区域内，对流蒸发耦合换热是支配性的传热方式。即使在十分高的热流密度条件下，壁温也能够稳定地保持在质子交换膜型燃料电池运行温度以下．探讨了各种流动条件、加热管几何尺寸、壁面热负荷等系统参数对两相流传热传质特性的影响．     

基于MODIS数据与数值模式的云垂直结构估计

为了利用MODIS数据与数值模式估测云的垂直结构,通过运行PSU/NCAR MM5非静力数值模式,以模式输出的温湿廓线与MOD06云顶气压产品插值得到云顶高度,并利用WR95探空分析算法判定云底高度;以CloudSat/CPR主动遥感数据为真值进行云垂直结构的对比试验.初步结果表明:结合MODIS云产品与中尺度数值模式...     

云爆弹固体燃料云雾浓度快速检测系统设计

燃料云雾浓度测量技术是云爆弹实现最佳引战配合、充分发挥作战威力的关键因素,但是现有多相物浓度检测方法难以满足实时性要求.采用数值模拟方法,对超声在气固混合混合物中衰减的一般模型进行了分析和简化,建立了金属颗粒-空气混合物的浓度快速反演算法.采用信号采集功能和浓度解算功能分离执行方法,完成双核流水作业式浓度检测系统设计.采用高精度浓度标定装置开展浓度检测系统功能验证试验.结果表明文中设计的检测系统同时具备良好的测量范围、测量精度和测量速度,可以用于云爆弹燃料云雾浓度快速检测.     

垂直管道中锆粉云火焰传播速度特性及锆颗粒群燃烧模型

在粉尘云瞬态火焰实验系统上开展实验研究,揭示了垂直管道中锆金属云的火焰传播速度特性并建立了垂直管道中向上运动的锆颗粒群燃烧模型. 研究结果表明,锆颗粒的燃烧产物二氧化锆颗粒具有单斜和四方两种晶相. 管道中的锆粉云浓度高低可根据火焰锋面形状进行初始判断. 垂直管道中锆粉云的最大火焰传播速度随锆粉云浓度的增加先增大后减小,这是由于管道中富燃料燃烧缺氧和未燃颗粒吸收体系热能而造成. 锆粉云浓度为0.625 kg/m3时,管道中出现最快火焰的传播速度可达39.7 m/s. 在锆颗粒群燃烧模型中将颗粒燃烧过程分为4个阶段. 从宏观现象和微观机理上对锆粉云在垂直管道中的火焰传播过程进行了表征.      

高炉风口煤粉及回旋区焦炭燃烧过程数学模型

通过对高炉风口粉煤燃烧及回旋区焦炭燃烧过程中高炉工作环境的探讨,得出数值模拟的方法在喷煤高炉风口煤粉及回旋区焦炭燃烧研究中的必要性,回顾了前人应用数值模拟的实验方法在此方面的研究,总结出了煤粉喷吹过程气-粒两相湍流流动数学模型;煤粉挥发分热解及辐射传热数学模型;回旋区焦炭颗粒燃烧能量方程,最后提出了基于CCD技术的数值模拟边界条件设定的新构想.