含钛高强钢中夹杂物析出行为研究

以不同钛含量(0.032%~0.153%)的高强钢为研究对象,利用SEM、EDS等对钢中氧化物及氮化物夹杂的形貌、组成、数量及尺寸分布进行表征,结合热力学与动力学计算,对TiN的析出行为进行分析。结果表明,当钢中Ti含量较低(0.032%)时,冶炼过程会形成富含MgAl_2O_4的多边形高熔点固态夹杂,易造成水口堵塞;当Ti含量大于0.106%时,钢中形成了富含TiAl_2O_5的液态球形夹杂,可通过上浮去除,不易堵塞水口;Ca处理能将低钛钢中的夹杂改性为低熔点的铝酸钙,不仅降低了水口堵塞风险,还能还原夹杂物中的Ti,提高Ti的收得率。含钛高强钢中夹杂物平均尺寸为1~2μm,氮化物平均尺寸为1~3μm,其均随着Ti含量的增加而稍有增加。当Ti含量小于0.04%时,将钢中N含量控制在0.0018%以下,能有效减小TiN的析出尺寸;当Ti含量大于0.1%时,实际工业生产中很难阻止TiN的液析,但可通过提高钢中细小氧化物的数量,来细化TiN的尺寸。     

基于大脑情感学习的推力矢量无人机姿态控制

建立了与普通无人机相区别的带推力矢量的无人机数学模型,并提出了一种基于大脑情感学习(brain emotion learning, BEL)的推力矢量无人机姿态控制方法。首先设计了气动控制器和近似推力矢量控制器,然后设计了基于BEL算法的推力矢量控制补偿器。对无人机全量模型进行非线性数值仿真,结果验证了所建立的数学模型的正确性、推力矢量技术在无人机姿态控制上的特定优势以及BEL智能方法的自学习、自适应能力。     

宽板坯结晶器流场和温度场数值模拟优化分析

以某钢厂宽板坯连铸结晶器为研究对象,通过FLUENT商业软件模拟结晶器内温度和速度场分布,证明原有水口存在上循环弱,热交换慢,保护渣熔化不均匀等缺点是铸坯出现表面纵裂纹的主要原因.针对原水口的缺点,设计出满足现场生产工艺条件的水口形状为扁形、侧孔倾角-15°、底部形状为凸底的新结晶器浸入式水口,并运用数值模拟手段对新水口形成的钢液流动形式进行了分析.结果表明,新水口各项参数均明显优于原有水口,现场实验证明新水口使用效果良好.     

开口式汽车气动声学风洞的低频颤振现象

通过上海地面交通工具风洞中心的1/15模型风洞,按破坏喷口涡流(噪声源)、收集口反馈以及驻室结构三种极限状况,对风洞中的低频颤振现象开展试验研究.通过对比不同状况下声压频谱、压力脉动系数及低频颤振现象主要频率随风速的迁移,更加认清产生低频颤振的机理.对于本模型风洞来讲,产生低频颤振的耦合因素主要是:喷口剪切层涡流激发了驻室Helmholtz共振;喷口剪切层涡流频率与全回路声学模态发生耦合;涡流剪切层及其收集口尖劈反馈共振,构成气流自激系统.     

渐缩型气动喷砂喷嘴冲蚀模拟分析

为研究气动喷砂枪喷嘴喷射颗粒对自身造成的冲蚀磨损情况,通过选取渐缩型气动喷砂喷嘴为研究对象,运用CFD软件对其内部流场及颗粒运动特性进行模拟分析;通过改变收缩角度、颗粒粒径及颗粒质量流率进一步分析影响喷嘴冲蚀速率变化的规律。结果表明:喷嘴的冲蚀区域主要集中在收缩段及收缩段与出口段交界面处;以收缩角度为30°、45°、60°的喷嘴为例,随收缩角度的增加,冲蚀区域出现"逆向发展";随颗粒粒径的增加,喷嘴最大冲蚀速率呈现先下降后上升的"U"形变化趋势,且其最低点所对应的粒径与收缩角度成反比;随颗粒质量流率的增加,喷嘴最大冲蚀速率呈上升趋势,但并未呈现线性关系。     

微波增强肼复合式推力器喷管粘性效应分析

微波增强肼复合式推力器的喷管结构较小,其流动规律不同于常规固液火箭发动机的喷管,黏性效应对喷管内气体流动有较大影响。微波增强肼复合式推力器有着微波电加热和单元肼分解两种工作模式。研究了两种工作模式下工质气体压强和温度对黏性效应的影响。结果表明,提高压强可以降低黏性作用,使得边界层变薄,从而提升喷管性能;提高温度会增强黏性作用,使得速度损失增多,但比冲(specific impulse)仍有一定提高。对比两种工作模式,微波电加热模式下黏性效应对喷管性能的影响更强。     

Numerical Investigation of Separated Plug Nozzle Flow

Modern analysis techniques that provide improved viability have enabled further investigation of plug nozzle rocket engines as advanced launch vehicle concepts. A plug nozzle for future single-stage-to-orbit vehicles in China has been designed, and the flow field in the plug nozzle has been studied numerically for different ambient pressures. Calculations were performed by solving the Navier-Stokes equations for an ideal gas. Turbulence is modelled using the k-ε turbulence model. The advantages of the plug nozzles are the external expansion, which automatically adapts to external pressure variations, and the short compact design for high expansion ratios. Expansion waves, compression shocks, and the separated base flow dominate the flow structures and affect the plug nozzle rocket engine performance.     

湍流模型对风琴管喷嘴空化射流数值模拟的影响分析

针对不同湍流模型对空化射流流场数值模拟影响问题,本文基于ZGB空化模型和WALE亚格子模型,采用大涡模拟（LES）和RANS模型对风琴管喷嘴空化射流流场进行数值模拟研究,分析内外流场的压力分布、速度分布以及空化云演变规律,并将空化云演变规律与实验结果进行对比分析。结果表明,LES模型速度、压力分布更符合实际情况,空化云演变规律与高速摄像拍摄结果基本吻合,LES模型可以更准确地模拟风琴管喷嘴空化射流流场。对风琴管喷嘴结构优化、打击力度与目标靶距的预测更准确。     

自动武器喷管气流反推减后坐技术

为了更好地降低自动武器后坐力对射击精度的影响,该文提出了一种利用膛内燃气通过拉瓦尔喷管气流反推减后坐力的新型自动武器结构,建立了双一维两相流数学模型,并以5.8 mm口径实验枪为研究对象进行数值模拟计算仿真.结果表明:该结构能在不明显减小弹丸初速的同时,起到明显的减后坐力的作用,减后坐效率达到37.8%.     

拉伐尔喷嘴中气粉流的计算及喷嘴扩张段设计

根据作者关于拉伐尔喷嘴中气粉流行为的数学模型,采用确定喷嘴临界截面的压强检验法,对不同的粉气比 λ=0.1 ～0.9和不同的粉粒直径d_p=1～50 μm,讨论了对喷嘴扩张段的设计。计算表明,临界锥角随λ的增大而增大,且随粉粒直径d_p的减小而增大。