脉冲爆震发动机不同副室的快起爆过程数值模拟

爆震波的有效起爆是目前脉冲爆震发动机能否工作的关键.分别针对三种不同副室结构的爆震管,通过二维数值模拟研究了脉冲爆震发动机的起爆过程.研究表明:(1)电火花塞的能量不足以直接点燃爆震波,爆震波是在经历了一系列激波和反射激波以及与火焰阵面的相互耦合作用后最终建立的.(2)由于副室结构不同,激波向爆震波转捩时间也不同,将三种情况下的模拟结果进行对比,得出了SDT时间距离最短的最佳副室结构.     

推力矢量发动机气固两相内流场数值模拟

采用欧拉-拉格朗日模型,对固体火箭发动机气固两相内流场进行了深入研究,通过数值模拟得到了不同直径粒子的轨道及其温度等值线云图,及其对应情况下喷管轴线上的温度、压力和马赫数变化曲线,详细分析了粒子大小对流场的影响。结果表明:(1)粒子通过喷管扩张段时形成的轨道随着粒子直径的增大先向轴线靠拢集中,直径超过一定值时,出现两条轨道带,轨道带的夹角随直径的进一步增大而增大;(2)粒子的加入对燃气温度具有滞后作用;(3)在收敛段和直线段对应的喷管轴线上,粒子的直径对温度和马赫数影响不大,但是在扩张段,影响较大。     

管道充气排液工况下气液两相流数值模拟研究

为了获得管道充气排液过程的两相流动状态,采用VOF模型对管道充气排液工况进行了数值模拟研究.模型考虑了液体表面张力、壁面粘附力,流体粘度,管壁粗糙度以及气体可压缩性效应,并采用结构化网格和自适应网格加密技术,对两相界面进行了跟踪,观察了这一工况下的气液两相混合及界面变化过程,分析了充气过程中不同时刻的管道内压力分布、气相体积分数、管流摩阻和能量交换情况,得到了这一工况下气液两相的流动特征.模拟结果也表明,在进行适当的网格划分和参数设置,VOF模型可以用于非自由表面的有压流动的数值模拟.     

氢氧发动机湍流两相燃烧三维全尺寸数值仿真

基于离散颗粒模型,采用单元内颗粒源法对某氢氧火箭发动机湍流两相燃烧流场进行了三雏全尺寸数值仿真。液氧雾化液滴采用Rosin-Rammler分布模型,其质量平均直径采用同轴直流喷嘴雾化模型计算;考虑液氧高压蒸发过程;燃烧速率采用湍流脉动机制和Arrhenius机制共同控制。所得液氧喷雾分布和其它流场参数与试车数据吻合,所提方法可应用于其它火箭发动机内流场的数值仿真,为发动机设计提供基础数据。     

多级组合发动机混合动力电动汽车燃油经济性的数值模拟

提出了多级组合发动机的概念,并将其作为混合动力电动汽车的动力。与常规混合动力电动汽车相比,在欧洲NEDC、美国HWFET和日本1015汽车循环中,最高燃油经济性分别提高8.09%、9.69%和3.5%。在不同的电池组初始充电状态和不同的多级组合发动机功率比的情况下,对其进行了燃油经济性和发动机平均效率的模拟。模拟结果表明:考虑结构设计的复杂性和经济性,与传统动力相比,以等功率比的双级组合发动机作为混合动力电动汽车动力更为合理,更具可行性。     

冲落式坐便器冲水过程两相流动数值仿真

为了在试制试验产品前分析坐便器产品数字模型的冲水性能,应用计算流体动力学(CFD)技术,实现了冲落式坐便器冲水过程的仿真分析.考虑到求解的复杂性,忽略了固体污物的存在,将物理模型简化为气液两相流动问题.利用多相流模型VOF,分析了两相流场分布、动压场和特征点速度-时间历程,并进行了实验对比,实验和仿真结果基本吻合.本项研究为进一步研究冲水过程三相流动奠定了基础.     

旋转燃烧室两相湍流燃烧过程的三维仿真

为了解旋转对两相湍流燃烧过程的影响,采用RNGK-ε湍流模型,ED湍流燃烧模型和离散液滴模型,对转速n=0r/min.1000r/min和2000r/min三种工况下,单组元推进剂在某型水下航行器旋转燃烧室中的燃烧进行了三维仿真,得到了燃烧室内气相速度、静压、液滴轨迹和推进荆质量分数的分布,并对计算结果进行了比较和分析.结果表明,随着转速的增大,静压力升高,燃烧流场回流区中心的位置前移,回流区长度减小,燃烧室内燃气流场和液滴轨迹呈现螺旋状态,推进剂质量分数向燃烧室头部集中.说明旋转使得液体推进剂燃烧加剧,燃烧效率提高,燃烧室结构可以优化缩小.     

脉冲等离子体推力器羽流的混合粒子仿真研究

目前微小卫星正在积极的发展中,脉冲等离子体推力器是其推进系统的一个重要发展方向,为了能够将PPT成功地运用于空间,需对其羽流进行研究。将一维MHD双温放电模型用于DSMC(Direct Simulation Monte-Carlo)/PIC(Particle in Cell)流体混合算法模拟PPT羽流的入口条件计算,一体化模拟实验室PPT羽流,对不同电容情况下的羽流场进行模拟,并与实验结果进行了比较。计算结果显示高电容下带来更高的质量流量,更高的中性粒子的含量,同时返流的影响域更广。在推力器入口附近,CEX碰撞与一般碰撞形式共同存在,且频率很高,在羽流外围,CEX碰撞成为碰撞的主要形式。     

一维两相流模型在埋头弹药内弹道学中的应用

很多弹药特别是埋头弹药应采用多维两相流内弹道模型,但这样建模以及计算的工作量太大,为此,在分析其工作机理的基础上,将其内弹道过程简化为一维两相流模型,给出了有关方程和定解条件.采用MacCormack差分格式对不同长度的传火管分别进行数值计算,模拟结果与试验有较高的吻合度,结果表明:采用长传火管的内弹道性能较好.模型再现了其发射过程,分析了埋头弹药内弹道的特点,有关分析可以指导其结构设计和装药设计.     

二维金属切削过程的数值模拟

本文基于数值模拟技术,借助于有限元软件成功地模拟了二维金属切削过程中切屑形成及切削区应力、应变变化的过程,计算出了剪切角及切削起始阶段切削力的变化,并通过实验验证了这一规律的正确性。该方法新颖、独特,从而为金属切削理论研究和刀具产品开发领域中提出一种更为有效、更为可靠的研究方法。     

基于混合模式PWM二相步进电机驱动控制的研究

针对步进电机转速不够平稳、低速转动存在振动和明显的步进现象,在研究二相步进电机数学模型、深入分析两电平PWM和三电平PWM在步进电机驱动控制中的优缺点的基础上,提出一种适用于步进电机微步驱动控制的混合模式PWM微步驱动控制方法。仿真结果验证了该控制方法的有效性:该控制方法实现了二相步进电机定子绕组电流分别按正、余弦规律等角度进行变化、步进电机微步运行,达到改善电机步进现象的目的;同时,电机转速平稳,解决了步进电机低速转动时的振动和转速不够平稳的问题。混合模式PWM微步驱动控制方法使步进电机定位控制精度有了很大提高。     

直喷式柴油机缸内组分的仿真与实验研究

为仿真直喷式柴油发动机缸内燃烧后组分,提出了新的小火焰计算模型。此模型是通过引入理想混和比分数空间坐标系,将通常坐标系下的组分方程转化到混和比分数空间坐标系下,得出新的组分扩散方程。建立三维实体造型,计算出直喷式柴油发动机湍流燃烧后生成的碳烟和氮氧化物,最后通过实验检验了该计算模型。为发动机研究人员提供了一种仿真柴油发动机污染物的方法。     

HLA架构下数值仿真与视景仿真集成方法的研究

以国产CZ系列运载火箭为研究对象,开发了基于HLA体系架构的全数字飞行仿真系统.通过建立运载火箭控制系统的数值仿真模型,围绕"模型实时驱动"这一核心功能设计了运载火箭全数字飞行仿真系统的框架结构并对其实现方法进行了描述,开发了Matlab-RTI中间件和OGRE- RTI适配器,较好地解决了数值仿真与视景仿真在HLA体系中的集成并保证了系统的实时性.应用集成方法完成的火箭飞行仿真系统已应用于西昌卫星发射中心的测发训练中,取得了较好的应用效果.     

单站无源定位注入式仿真系统探讨

介绍了单站无源定位注入式仿真系统的组成及工作原理，阐述了注入式仿真系统中信号模拟器的组成、功能及软硬件实现思路，给出了在该系统和外场试验相对应的试验结果，该系统中针对常规脉冲信号和线形调频信号（LFM），对于径向加速度和脉冲到达时间（Toa）两种观测量的仿真结果，验证了单站无源定位的理论的有效性和可行性，对该系统的应用前景进行了展望．     

粉末高速压制成形二维流动的元胞自动机模拟

根据粉末高速压制成形和元胞自动机在时间与空间上均离散的特点,分析能量分布与粉末颗粒的水平迁移与垂直迁移规律,建立粉末高速压制成形过程的元胞自动机模型.将高速压制粉末颗粒的迁移规则用矩阵表示,给出基于元胞自动机的高速压制成形粉末迁移过程模拟的算法.利用Matlab软件实现对高速压制成形粉末流动过程的模拟,得到高速压制粉末致密化过程的演化图和密度分布的变化过程.数值模拟的最终密度分布与实验研究的结果较吻合.     

计算机机箱的电磁脉冲耦合模拟仿真

强电磁脉冲能量通过小孔、缝隙等耦合到计算机机箱内,会对计算机产生干扰和破坏作用。本文应用时域有限差分法模拟了电磁脉冲对计算机机箱的耦合透入过程,通过分析机箱中电磁场和电磁能量随时间的变化曲线,得出了机箱中电磁脉冲的耦合变化特征。电磁脉冲对计算机机箱的耦合模拟计算可用于指导计算机系统的电磁兼容、干扰和防护研究。     

双稳系统数值仿真模型的稳定性分析

数值仿真方法是双稳系统输出特性研究中经常使用的方法。双稳系统离散模型的稳定性分析是对其进行数值仿真研究的基础．以前的研究未能给出模型的稳定性条件。通过理论推导，分析并得到了双稳系统数值仿真模型在不同参数取值下的稳定性条件．在此基础上进行了数值仿真试验，数值仿真结果与理论分析结果相一致，为双稳系统数值仿真研究时的参数选择提供了依据。     

核素渗漏对地下水污染的数值仿真研究

研究放射性核素在地下水环境中传输的动力学行为是评价核废料处置库安全性能的一个关键性问题。以双重介质理论为基础，充分考虑了地下水变密度对核素浓度分布的影响，建立了孔隙-裂隙介质中核素随地下水迁移的耦合数值模型，其中相对密度项使地下水流控制方程具有非线性性，为此将Galerkin有限元法和Picard迭代法相结合对耦合模型进行了离散，并模拟了核素泄漏对地下水污染的动态过程。数值仿真的结果表明：污染面积随时间推移不断扩大，且纵向扩散显著：数值仿真结果没有出现弥散现象，验证了数值算法的可靠性；核素浓度的分布对水密度变化表现较为敏感，且不同核素（^226Ra、^210Pb和^90Sr）由于各自放射性衰变特征的巨大盖异，受到水密度影响的程度也有很大差别．因此，在对裂隙介质核素迁移的数值仿真分析过程中，不能忽略地下水密度的变化对其造成的影响。