航空动力学报

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常士楠, 艾素霄, 霍西恒, 袁修干

2008, 23(10): 1753-1758.

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1421

437

摘要:
建立了电热除冰系统矩形微段的二维简化物理模型,采用焓法模型建立相变导热问题的微分控制方程,用控制容积法对该模型的控制方程及其边界、初始条件进行离散,使用块修正技术对原有的离散方程组的求解方法进行了改进,得到各个时刻的温度分布及冰的融解情况.计算结果与文献实验结果吻合,验证了改进的算法和程序的正确性.并计算分析了时间步长的选择、网格的划分对计算结果的影响.

缩扩孔对孔板气膜冷却效果的数值研究

李志强, 田涛

2008, 23(10): 1759-1764.

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1443

446

摘要:
从加强气膜孔内的换热量和孔板热侧的气膜覆盖两个角度来提高气膜孔壁的冷却效果,通过对气膜孔孔型的改进,提出了缩扩型气膜孔型结构,数值计算结果表明收缩进气可以强化孔内的对流换热;而扩张出气则可以使冷气出口的速度降低,气膜覆盖面更广,提高气膜的覆盖效果.与扩张孔相比,所提出的缩扩型孔在较低的吹风比下有利于改善冷却效果,而在大吹风比下则对冷却不利;然而与普通圆柱型孔相比,缩扩型孔在任何吹风比下均能改善冷却效果.

扩展型面排孔气膜冷却的实验

杨成凤, 张靖周, 陈利强, 吴世勋

2008, 23(10): 1765-1771.

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1402

483

摘要:
设计了三种型面的气膜孔扩展结构,研究了气膜冷却效率、壁面换热系数及流量系数随吹风比的变化规律.研究结果表明,与典型的圆柱形气膜孔相比,有后向扩展型面的气膜孔具有相对较高的冷却效率和换热系数,流量系数略有降低.扩展型面的流向扩展角对冷却效率和换热系数的影响大于侧向扩展角的影响.侧向扩展角只在特定吹风比下才对提高气膜的侧向覆盖率、进而提高气膜冷却效率起作用,它使得位于二次流出流下游的低压区域范围增大,流量系数减小.

Console形气膜孔改善冷却效率的数值研究

姚玉, 张靖周, 周楠

2008, 23(10): 1772-1777.

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1447

468

摘要:
运用剪应力输运湍流模型对Console形孔的气膜冷却结构,在不同吹风比下的气膜冷却效率的分布进行了数值研究;并在保持冷气入口相同开孔率的条件下,将其与圆形和缝形气膜孔的冷却效率进行比较.结果表明:随着吹风比的增加,Console形气膜孔的冷却效率也在增加;在相同吹风比条件下,Console形孔的冷却效率较圆形孔高,较缝形孔低;但在小吹风比时,基本与缝形孔的冷却效率相当.

自稳火双旋流杯在非受限空间内的燃烧特性

张弛, 汪志强, 林宇震

2008, 23(10): 1778-1782.

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1410

434

摘要:
采用试验方法研究了一种适用于切向驻涡燃烧室的自稳火双旋流杯在非受限空间内的燃烧特性.自稳火双旋流杯的方案特点是采用两级径向旋流器,燃油从中心离心喷嘴喷出,根据旋流器旋流强度和气量分配形成不同布局形式.在常温常压条件下,以RP-3航空煤油为燃料,测量了三种结构的自稳火双旋流杯火焰特性以及贫油熄火油气比,结果表明:随着内旋流器气量减少和旋流数增加,火焰稳定性将有所增强,但火焰长度及总体形状没有变化.

微型涡喷发动机燃烧室设计研究

李聪, 方蜀州, 张平

2008, 23(10): 1783-1787.

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1696

469

摘要:
设计了微型环型燃烧室,并对其燃烧过程进行数值模拟,同时根据模拟结果对燃烧室进行了优化设计及二次计算.计算中入口边界参数采用等熵数值计算结果,喷雾性能参数通过试验获得,考虑了湍流化学反应、热辐射、液滴的蒸发及二次雾化等情况,计算结果可以较为准确地反映燃烧室的实际燃烧情况.对优化设计前后的模拟结果进行比较分析,结果表明优化后的燃烧室设计合理,燃料可以充分燃烧,各项性能参数基本符合设计要求,能够为燃烧室的进一步优化设计提供改进依据.

外涵引气加力喷油杆冷却特性模拟实验

闫宝华, 樊未军, 李瑞明, 杨茂林

2008, 23(10): 1788-1794.

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1382

460

摘要:
根据实际需要,提出了新型外涵引气双层壁喷油杆的结构方案.共设计了不同结构尺寸的8种新型双层喷油杆冷却套,在流动特性研究的基础上进一步对其换热特性和高温工况下流动性能进行了对比实验.综合其引气和冷却性能,对比八种尺寸套管,选取了较为合适的冷却套管结构尺寸.并对这种尺寸的套管进行了油杆内壁温度沿杆高的变化、油杆内壁温度随冷却气总压的变化及油杆内壁温度随套管进口雷诺数的变化的研究.实验表明:可以有效从外涵引气(压差850 Pa时,引气量9 g/s),能够较大降低油杆内壁温度(冷却效率0.7以上).

纳米流体在圆管型丝网热管换热强化中的应用

舒涛, 刘振华

2008, 23(10): 1795-1799.

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1430

497

摘要:
对纳米流体强化水平放置的丝网热管换热特性进行了实验研究.实验工质为水基CuO纳米流体,颗粒平均粒径50 nm,质量分数为0.5%～2.0%.实验在定压下进行,压力为7.45～19.97 kPa.结果显示,纳米流体替代去离子水后,热管换热性能大幅度提高.蒸发段换热系数提高了170%～410%.运行压力对热管换热特性有明显影响.压力越小,热管换热的强化越显著.热管换热特性随纳米流体质量分数的增加而提高,到达一定值后开始随之下降,最佳质量分数在1.0%左右.

冲击/发散冷却壁温分布和冷却效率研究

胡超, 许全宏, 徐剑, 林宇震

2008, 23(10): 1800-1804.

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1776

442

摘要:
针对高温升燃烧室长寿命火焰筒的要求,实验研究了孔排列方式、发散壁壁厚与孔径之比以及单位面积开孔率对壁温分布和冷却效率的影响.实验中冷却气为常温常压,主流速度20m/s,发散壁孔内气流与主流速度比为0.63,主流与冷却气温度比为1.6.实验结果表明:长菱形排布与正菱形排布相比冷却效率更高,但孔的排布方式对于壁温分布的影响较小;增大发散壁壁厚与孔径比可以增强冷却效果,并使壁温分布变得均匀;而减小单位面积开孔率对于壁温分布的影响较小,同时冷却效率也会降低.

直升机动力传动系统扭转振动整体传递矩阵分析

王建军, 毛振中, 卿立伟, 李其汉

2008, 23(10): 1805-1812.

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1407

420

摘要:
研究了复杂多轴齿轮传动系统整体传递矩阵方法及在直升机动力传动系统扭转振动分析中的应用.首先说明了直升机传动系统传递矩阵方法力学模型,推导了传动系统中典型齿轮副啮合传递矩阵、并车级和行星级齿轮啮合传递矩阵,说明了这种具有多种齿轮副啮合的复杂多轴系统整体传递矩阵模型组集方法,最后用这种方法进行了典型直升机动力传动系统扭转振动特性分析,讨论了这种直升机动力系统振动特性的特点.

带有阻尼环(套筒)的篦齿封严装置动力响应特性实验

曾亮, 李琳

2008, 23(10): 1813-1820.

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1647

443

摘要:
以带有开口阻尼环(套筒)的悬臂柱壳为对象,进行了悬臂柱壳/阻尼环(套筒)组合结构动力响应特性实验研究,并将实验结果与理论结果进行了对比,以验证理论分析的正确性.通过实验研究了阻尼环的安装位置、阻尼套筒的厚度、宽度、开口量和激振力等参数对组合结构动力响应特性的影响规律.阻尼环在悬臂柱壳上的安装位置对其减振效果有很大的影响;阻尼套筒通过"移频"和干摩擦阻尼作用,有效地降低了组合结构的振动峰值;当组合结构发生不同的周波型振动时,即使是相同的阻尼环(套筒),它的减振效果也是不同的.

航空发动机拆换率平滑方法研究

白芳, 左洪福, 任淑红, 沈石松, 耿端阳

2008, 23(10): 1821-1828.

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1361

426

摘要:
结合发动机视情维修策略的特点,建立起基于发动机剩余在翼时间预测方法的以飞机为对象的发动机群总保障成本的混合整数非线性规划模型,并提出了一种启发式拆换率平滑方法——SSPT算法,并以CF6型发动机的使用数据为例与其它三种算法进行分析比较.研究结果表明应用SSPT算法制定维修调度计划,能够使总保障成本最低、保障率最高、平均拆换率下降,并得到较好的拆换率平滑效果.

某压气机轮盘榫槽低循环疲劳模拟件设计与试验

杨兴宇, 董立伟, 耿中行, 刘新灵, 赵福星

2008, 23(10): 1829-1834.

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1495

471

摘要:
提出了一种模拟件技术并结合少数构件试验评价构件寿命可靠性的方法.以某型发动机一级压气机轮盘为对象,应用该方法进行了关键部位榫槽的模拟件设计和低循环疲劳寿命考核试验.模拟件低循环疲劳寿命可靠性试验技术的结果表明,该方法为航空发动机真实构件寿命可靠性评价提供了一种新的途径.

有拧紧力矩层合板接头静载损伤失效分析

王丹勇, 温卫东

2008, 23(10): 1835-1841.

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1411

428

摘要:
结合三维有限元分析技术,建立了有拧紧力矩工况下层合板接头静载损伤失效分析方法,模拟了不同尺寸类型层合板接头静载作用过程中损伤状况及内部各铺层损伤起始、发展与结构最终破坏整个累积过程,同时获得其最终破坏强度及破坏模式,并对损伤机理形式及其相互关联作用进行了分析探讨.损伤计算结果与试验试样X光进行了对比分析,结果表明,预测结果与试验结果吻合较好.

基于变精度粗糙集的航空发动机故障诊断

索中英, 朱林户, 吴华, 苏强

2008, 23(10): 1842-1846.

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1447

434

摘要:
针对航空发动机故障诊断的实际情况,在分析粗糙集理论缺陷的基础上,引入变精度粗糙集模型对专家给出的样本集进行处理,并将所得到的极小化决策算法用于历史故障样本集的分析,得到了高的识别率,从实践的角度证明了该方法的有效性以及小样本情况下所得决策算法的普适性.

阻尼陀螺系统动力响应的有限元复模态分析方法

曾亮, 李琳

2008, 23(10): 1847-1853.

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1422

441

摘要:
采用复模态分析方法研究了陀螺系统及具有粘性阻尼的陀螺系统的动力响应及其数值分析方法,提出了陀螺模态阻尼比的概念,实现了利用有限元结构分析软件对诸如薄壁旋转轴和转动薄壁壳体等各类形式的复杂旋转薄壁结构进行动力特性分析的目的,讨论了不同条件(单点旋转简谐激励和沿圆周呈周波型分布的激励)条件下转动薄壁壳体结构的行波振动特点.

准静态加载下陶瓷基复合材料层合板应力-应变曲线的模拟

许仁红, 宋迎东, 李龙彪, 孙志刚

2008, 23(10): 1854-1858.

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1556

448

摘要:
采用细观力学方法来模拟纤维增强陶瓷基复合材料层合板在准静态加载下应力-应变行为.采用层合板修正剪滞模型分析复合材料出现损伤时的细观应力场,通过临界基体应变能准则、Nair脱粘准则确定基体裂纹间隔和界面脱粘长度.最后结合剪滞模型和损伤机制模拟陶瓷基复合材料层合板应力-应变曲线,并与试验数据进行比较,结果吻合较好.

人椅系统绕流流场的数值模拟

宋保银, 张中刚, 牟杰, 姚秋萍

2008, 23(10): 1859-1867.

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1358

467

摘要:
以某种成熟型号的弹射座椅为研究对象,对其进行合理简化、改进,获得了接近实体的人椅系统几何模型.借助CFD软件FLUENT,采用控制容积法,对N-S方程、壁面函数、标准湍流方程进行了求解.在验证计算数据与实验数据相吻合的基础上,考察了马赫数为0.2,0.6,1.2,攻角为0°⁶0°,偏转角为0°³0°条件下可压缩人椅系统绕流流场情况,得到了人椅系统绕流流场的流速、压力、马赫数、表面压力及气动力参数分布情况和变化规律.结果表明:高马赫数、零攻角、大偏转角对人体造成的损害程度最大.

考虑性能衰退的航空发动机总体性能裕度设计研究

周茂军

2008, 23(10): 1868-1874.

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1849

470

摘要:
研究大型客机发动机在使用过程中的性能衰退对总体性能的影响,将结果用于发展型发动机总体性能裕度设计中.利用性能衰退专项试验的数据和获得的返厂进行翻修的发动机磨损程度数据,分析计算出部件效率下降对性能的影响,找出发动机新交付时与性能衰退后的差值,将这个差值应用在发展型发动机性能衰退后的总体性能计算中.针对被研发动机获得的结果是:总体性能设计需要留取100℃的燃气温度裕度以保证翻修期内的安全使用,性能衰退后单位燃油耗油率SFC平均上升7%,发展型发动机依靠部件效率改善能够满足新一代飞机的更高性能要求.

包含平均旋流的圆环管道声传播的模态分析

管莹, 王同庆, 赵小见

2008, 23(10): 1875-1881.

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1676

474

摘要:
通过对三维线化欧拉方程的特征模态分析,研究包含平均旋流情况下声波在敷设声衬的圆环管道中的传播.特征模态分析采用谱配置方法计算轴向波数谱及扰动量的分布.当有平均旋流存在时,特征模态谱主要包括近/纯声模态和近/纯对流模态,旋流的存在甚至会改变传播模态个数,从而改变声波传播截止特性.在验证程序正确性的基础上,研究流动参数及声衬对声模态及对流模态的影响.

直升机旋翼机身发动机耦合流场数值模拟

胡利, 曹义华, 赵明

2008, 23(10): 1882-1887.

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1634

494

摘要:
运用计算流体力学(CFD)数值工具研究旋翼机身发动机空气动力干扰.通过生成多块贴体网格,运用有限体积方法直接求解了不可压N-S方程.分析了某直升机低速前飞时的流场性质.首先对孤立机身周围粘性流场进行数值模拟,然后运用作用盘模型分析了旋翼机身空气动力干扰对机身压力分布等方面的影响;最后运用简单的发动机模型分析了发动机进出口对直升机流场的影响.

S弯扩压器中四种湍流模型的比较

张丽芬, 刘振侠, 吕亚国

2008, 23(10): 1888-1891.

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1623

455

摘要:
采用Realizable^κ-ε,S-A(Spalart-Allmaras),SST(Shear stress transport剪切应力输运),RSM(Reynolds stress equation model雷诺应力模型)四种湍流模型对S弯扩压器内的分离流动进行了模拟,分析了不同湍流模型对计算结果的影响.将不同轴向位置的表面压力系数、分离区的大小、马赫数等三个量的实验值与计算值进行了比较,结果表明:分离区湍流模型对表面压力分布影响较大,未分离区不同湍流模型模拟精度相当;S-A模型对分离区的模拟较保守,RSM模型对分离的模拟精度较高,SST与RSM模拟结果很接近;各湍流模型计算的高速区域均比实验值大.扩压器的平均总压恢复系数受湍流模型影响不大,和实验结果吻合较好.

扑翼飞行器柔性翼的动力分析与实验

徐一村, 毕树生, 宗光华

2008, 23(10): 1892-1895.

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1430

473

摘要:
针对小型扑翼飞行器柔性翼的特点,提出了一种利用欧拉方程结合有限元分析计算柔性扑翼上气动力的分析方法,并进行了样机推力测量实验.实验证明计算结果能很好地反映出扑动周期中不同时刻的推力特征.该方法既可以得到宏观上的推力、扑动阻力,又可以得到不同扑动参数下翼上各处的气动力分布,为柔性扑翼的设计优化提供帮助.

微小流量离心压缩机叶轮流场性能模拟计算

花严红, 袁卫星, 袁修干, 杨春信, 陈江

2008, 23(10): 1896-1902.

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1523

484

摘要:
设计了一种空气工质低压比的微小流量、高转速离心压缩机三元叶轮,并对其流场特性进行数值模拟.研究表明:该类叶轮出口与进口区域面积比小于1;采用高转速可以改善该类叶轮的效率;叶轮的最佳叶片数较源于大流量低转速离心压缩机理论的叶片数经验公式计算值要小;叶轮出口角一般在60°以上;叶尖顶部间隙增大时,叶轮总压比及效率显著下降.研究方法和结果为飞机高性能空气循环制冷系统和蒸汽压缩制冷系统中微小流量高转速离心压缩机的工程化设计提供了有益的参考.

车用跨声速离心压气机设计

郑新前, 张扬军, 郭宫达, 张继忠

2008, 23(10): 1903-1907.

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1427

415

摘要:
随着内燃机功率密度的提高,需要更高的增压压比.采用全三维气动设计技术,设计了最大压比为4.0的车用跨声速离心压气机(可应用于微型燃气轮机),并将此应用于某型增压器的改进.针对跨声速流动特征,分析了相应的设计原则和方法.与某型发动机的配机试验结果表明,采用新设计的离心压气机后,在额定功率下,油耗下降4.1 g/(kW.h),涡轮进口温度下降35 K.

跨声速轴流压气机叶片周向弯曲的数值优化

张晓东, 吴虎, 黄健, 马聪慧

2008, 23(10): 1908-1912.

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1471

465

摘要:
采用优化软件ISIGHT作为平台,集成了三维粘性流计算软件NUMECA和轴流压气机叶片造型程序,建立了一套叶轮机械气动性能优化系统.针对跨声速轴流压气机动叶和静叶的周向弯曲进行了优化.结果在整条特性线上,该级压气机的效率和压比都得到了不同程度的提高,充分验证了该叶轮机械气动性能优化系统的可靠性.同时表明转子的尖部反弯可以有效地减小叶尖间隙的横向流动.

航空发动机的智能神经网络自适应控制研究

赵俊, 陈建军, 王灵刚

2008, 23(10): 1913-1920.

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1370

635

摘要:
针对结构复杂、模型不确定、强非线性的航空发动机对象,提出一种综合模糊推理、神经网络自适应和PID简单控制各自优点的控制方案.在改进模糊PID控制器的基础上,进行了新型智能型神经网络控制器的设计,并提出离线混沌蚁群优化与在线误差反传调整相结合的优化方法.应用具有良好泛化能力的最小二乘支持向量机进行系统辨识,对某型航空发动机进行了设计点处的线性和非线性模型控制仿真.结果表明:控制系统具有满意的动、静态性能和较好的鲁棒性,验证了该方案的可行性和有效性.

重复使用运载器基于轨迹线性化的俯仰角控制

孙春贞, 黄一敏, 郭锁凤

2008, 23(10): 1921-1926.

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1507

472

摘要:
为了改善重复使用运载器末端区域能量管理段的控制系统性能,提出了一种基于轨迹线性化的俯仰角控制回路结构,该结构由伪逆模型前馈和反馈控制组成.根据瞬时平衡的定义,沿轨迹剖面线性化,获得了伪逆模型的设计方法,形成俯仰控制结构.以高空超声速飞行为例,进行了俯仰角控制设计,并与常规反馈控制相比较.结果表明,基于轨迹线性化的俯仰角控制,可以改善控制系统的动态性能,减小反馈回路的负担,降低积分饱和的可能性.

斜齿面齿轮齿面仿真及其轮齿接触分析

赵宁, 曾晓春, 郭辉, 沈云波, 方宗德, 魏冰阳

2008, 23(10): 1927-1932.

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1530

488

摘要:
建立了斜齿面齿轮的加工和传动坐标系,推导了斜齿小齿轮和面齿轮的齿面方程,对面齿轮进行数值仿真并实现了齿面可视化;进行了斜齿面齿轮传动的轮齿接触分析,计算了斜齿面齿轮不同安装误差下的啮合轨迹和传动误差,并对不同旋向下的面齿轮齿面和啮合轨迹进行了对比,研究了通过轴向安装位移调整啮合轨迹的方法.

聚类分析的数据挖掘方法及其在机械传动故障诊断中的应用

邵忍平, 黄欣娜, 胡军辉

2008, 23(10): 1933-1938.

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1485

438

摘要:
采用网格化处理的思想,通过对基于密度的聚类分析方法进行改进,提出了一种新的聚类算法.这种算法通过对齿轮传动系统的故障信号进行测试、对故障类型进行了判定,对不同转速下齿轮传动振动信号进行谱熵计算、并采用网格划分方法将其表示在二维和三维空间分布平面内,可以较好地将正常、裂纹、磨损等类型的故障进行聚类和识别,并通过试验验证表明能够对不同工作状态的齿轮传动信号进行可靠的聚类与区分,聚类率为96%以上.说明该方法对齿轮故障进行区分与诊断是切实可行和有效的.

旋转机械振动故障诊断的灰度-梯度共生矩阵方法

窦唯, 刘占生, 王政先

2008, 23(10): 1939-1943.

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1428

474

摘要:
研究了基于灰度-梯度共生矩阵的旋转机械故障诊断方法,利用灰度-梯度共生矩阵直接提取旋转机械振动参数图形中的特征信息,应用人工免疫系统实现旋转机械故障诊断.实验验证该方法可以获得较高的诊断精度,证明了该方法的可行性.

大过载下固体火箭发动机内弹道计算

郭颜红, 梁晓庚, 陈斌

2008, 23(10): 1944-1948.

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1564

498

摘要:
大过载会对固体火箭发动机装药燃烧产生很大的影响。采用基于加速度的装药燃速增强模型,通过水平集(Level set)算法对非均匀燃速下的复杂燃面非平行层推移过程进行计算,得到了大过载下的内弹道性能.计算结果表明:过载对发动机内弹道影响不大,在过载作用方向上装药燃速增加,可能导致装药出现偏烧,绝热层提前暴露,造成该处烧蚀加剧.

金属燃料/水冲压发动机一次进水试验

胡凡, 张为华, 夏智勋, 胡建新, 李是良, 黄利亚

2008, 23(10): 1949-1952.

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1532

528

摘要:
介绍了金属燃料/水冲压发动机试验系统,采用非壅塞式构型实现了镁基金属燃料发动机一次加水后稳定燃烧,试验中进水流量稳定,补燃室与燃烧室压强变化相同.试验研究了一次水燃比和燃料燃速对发动机燃烧性能的影响,试验结果表明:当一次水燃比在一定范围内变化时,发动机燃烧效率和喷射效率随水燃比增加而先增加后减少;增加燃料燃速可提高发动机燃烧效率和改善发动机工作性能,但燃速增加需满足发动机长时间工作需求.

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2008年第23卷第10期

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