被动轮式推进器设计

针对连续管水平井钻进过程中存在的屈曲锁死、钻压不足等问题,设计一种基于钻柱侧向弹性的增强动力轮式推进器,可获得较高的轴向推拉力。应用钻柱纵横弯曲理论和齿轮-钻屑的几何关系,分别建立包含轮式推进器的底部钻具组合力学模型和蜗轮蜗杆卡阻力学模型,利用模型分析轮式推进器的工作特性。结果表明仅靠钻柱自重产生的推拉力有限,利用偏心垫块与推进器串联组合所产生的钻柱侧向弹性可大幅提高轴向推拉力;偏心垫块-推进器组合的轴向推拉力随两者间距的减小而增大、随偏心距增大而增大,较自重式推进器提高10倍。最大被卡钻屑尺寸随齿轮模数和齿数的增大而增大;卡阻力与钻屑和齿轮材料的强度比正相关。     

吊舱式推进器偏转工况下水动力性能

针对吊舱推进器的关键技术,探讨了吊舱推进器在偏转状态下的水动力性能.利用空泡水洞以及吊舱动力仪进行了吊舱推进器在偏转工况下的一系列试验研究,比较分析了不同偏转角下吊舱推进器水动力性能.同时,结合RANS（Reynolds averaged Navier-Stokes）方程和RNG（Random number generation） k-ε湍流模型,运用滑移网格方法对吊舱推进器在偏转状态下水动力性能进行了数值模拟,并将试验结果和数值结果进行了比较分析.结果表明：偏转角度越大,试验值与计算值偏差越大,尤其是吊舱推进器沿来流方向推力的偏差较大,但总体变化趋势较为一致.
     

吊舱推进器桨毂间隙影响的数值分析

以拖式吊舱推进器为对象,采用求解RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)方程的方法研究桨毂间隙对水动力性能的影响,应用滑移网格技术处理桨叶与吊舱的非定常相互作用.分别计算了具有不同间隙宽度的模型,以考察有、无间隙以及间隙宽度变化对推进器各部分水动力的影响.计算结果表明:桨毂间隙对推进器单元水动力及桨叶水动力的影响均很小;桨毂间隙内压力作用于桨毂后端面形成推力,其大小约为桨叶推力的2%～3%;桨毂后端面与桨叶随边的距离一定时,间隙内压力随间隙宽度的增大而降低.     

像鱼一样会游泳的潜水艇

美国海军正在研制一种“静默潜水艇”。这种潜水艇没有螺旋浆(推进器),但却装备了“人造肌肉”。这种“人造肌肉”能使该潜水艇像鱼一样悄无声息地游弋。由得克萨斯A＆M大学试制的一米长的潜水艇模型可以像鱼一样摆动自己的尾部。螺旋浆是潜水艇薄弱的部分,它发出巨大的噪声,并搅起水涡,因而使潜水艇直接暴露在敌军的声纳或飞机攻击之下。然而,鱼则不然,长久的进     

自由浮动球体的多推进器进化优化控制

为控制在太空中自由浮动的航天器 ,通过建立多个小推进器作用下自由浮动球体的运动模型 ,使用遗传算法(GA)控制球体运动过程中姿态和路径 ,为实际的航天器控制提供了一种新的控制方式。根据多个小推进器不同分布所产生的作用 ,在不同的运动阶段使用 GA搜寻最好的推进器组合方式以便得到最优的路径和位置控制。将控制目标作为GA的适应函数 ,使用 GA控制器得到的推进器组合方式移动球体到达目标的位置和状态。与传统的航天器所采用最优控制方法相比 ,这种实现方式简单 ,不需要复杂的算法分析 ,却能够得到更有效的控制结果     

基于LabVIEW的微腔放电推进器测试系统

由于微腔放电推进器尺寸小、性能参数多,采用传统测试计量方法的开发周期长、成本高,提出了基于数据采集和LabVIEW软件平台的微腔放电推进器测试系统NI USB6221数据采集卡和流量、温度等传感器组成的硬件部分完成数据的采集。软件平台部分完成数据的显示、存储、查询和分析。该软件平台用于微腔放电结构射流装置,以射流长度为指标确定工质流量和压强、出口直径和极间距等参数的最优组合。实验表明,软件测试平台运行良好,图形化显示和数据存储量大的问题需要改进。     

喷水推进器进水流道在来流含气条件下的内部流动特性分析

为了研究喷水推进器进水流道在来流含气条件下的内部流动特性,以轴流式喷水推进器为研究对象,对喷水推进器在不同来流含气条件下进行全流域定常数值仿真,得到了不同来流含气条件下进水流道各截面气相体积分数分布特征和不均匀度变化规律.计算结果表明：在低航速区间时,进水流道内流量小、流速低,受管道几何结构影响,下部弯管处流体堆积现象明显,随着航速的升高,流量增大、流速提高,流体在上部弯管处产生流动分离,导致堆积区向上部弯管转移;在来流含气条件下,进口含气率和气泡直径的增大,会导致气液两相干涉作用变强,造成气体堆积现象加剧,影响流面的不均匀度.     

微纳卫星固体火箭推进器推力矢量测量方法

尽管固体火箭推进器应用于微纳卫星平台拥有诸多优点,但此类小型固体火箭推进器推力矢量难以测量。对此,提出一种利用惯性传感器量测值映射推力矢量大小的方法,开展地面动态飞行实验。首先,基于牛顿欧拉法和变质量系统理论建立地面实验系统的动力学模型,分析卫星的动力学与运动学特性;然后,构建惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)的量测方程,结合系统动力学中推力矢量与惯性传感器量测值间的映射关系,推导推力矢量测量模型;最后,通过仿真分析影响推力矢量测量精度的误差来源,并对惯性传感器的安装构型进行优化设计。通过数值仿真实验,在优化设计后,该测量方法可保证主推力和侧向推力测量精度均优于0.3%。     

Orbal氧化沟水下推进器布置的三维流场数值模拟分析

通过计算流体力学(CFD)前处理软件GAMBIT构建了Orbal氧化沟三维计算模型,利用CFD商用软件FLUENT中的RNGk-ε湍流数值模型和混合物两相流数值模型,对水下推进器在Orbal氧化沟中布置的三维流场进行了数值模拟分析.结果表明,水下推进器总功率宜为4kW,总功率相同时4组推进器对称布置优于2组推进器.氧化沟直道段曝气转盘下游的水下推进器T1和T3纵向最佳位置在下个转盘上游1/3弯道处,弯道段曝气转盘下游的水下推进器T2和T4则在下个转盘上游1/3直道处.4组推进器横向最佳位置都在离氧化沟内侧3/8沟宽处,垂向都在最小安装高度处.对优化后的氧化沟流场进行了数值模拟,流体平均流速达到了0.5m/s,沟底平均流速大于0.15m/s,氧化沟下层弯道出口内侧流体的SS沉降可能性较高.     

小型MPT技术集成与演示验证系统研制与性能分析

为了实现MPT实验系统的小型化、质轻化和自动化,采用一体化集成技术。研制了一套小型MPT技术集成与演示验证系统,其体积和质量分别是原实验系统的50%和65%。对其性能进行了分析和真空实验验证。结果显示,该系统在真空条件下能稳定可靠地工作,各项参数指标正确。该系统的实现,为MPT从实验室走向应用化起到了一定的参考作用。