进气畸变模拟器动态总压畸变指数神经网络预测

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作者 张韬 蔡文祥 +2 位作者 赵伟 陈宝延 张扬军 《航空动力学报》 北大核心 2025年第9期376-383,共8页

对进气道总压畸变模拟器稳态流场进行数值分析,所得总压畸变图谱和稳态周向畸变指数与试验结果符合良好,证明了数学模型及方法的可靠性。以数值分析所获得进气道/发动机气动交界面的流场参数为基础,与试验所得紊流度相结合,基于改进的... 对进气道总压畸变模拟器稳态流场进行数值分析,所得总压畸变图谱和稳态周向畸变指数与试验结果符合良好,证明了数学模型及方法的可靠性。以数值分析所获得进气道/发动机气动交界面的流场参数为基础,与试验所得紊流度相结合,基于改进的紊流关联模型方程,利用反向传播人工神经网络建立了动态畸变指数的预测方法。经过验证,该动态总压畸变指数预测方法的最大误差为4.19%,可用于指导进气总压畸变模拟试验的相关研究。最后,应用所搭建的神经网络紊流度预测模型对扇形板畸变模拟器的动态畸变图谱进行了预测,为其工程应用提供了重要指导。 展开更多

关键词 动态总压畸变 湍流度 反向传播人工神经网路 预测 压力畸变器

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塞锥结构参数对膨胀偏流喷管工作性能的影响研究

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作者 蔡文祥 王涛 +1 位作者 邓海军 袁亿 《推进技术》 北大核心 2025年第7期85-93,共9页

为分析塞锥结构参数对膨胀偏流喷管工作性能的影响,本文以膨胀偏流喷管为研究对象,对其矩形试验件的流场进行测量,采用实验研究与数值模拟相结合的方式分析不同飞行高度时关键结构对其流场与性能的影响。研究结果表明,随着内敛深度L由10... 为分析塞锥结构参数对膨胀偏流喷管工作性能的影响,本文以膨胀偏流喷管为研究对象,对其矩形试验件的流场进行测量,采用实验研究与数值模拟相结合的方式分析不同飞行高度时关键结构对其流场与性能的影响。研究结果表明,随着内敛深度L由10 mm增加到20 mm,推力系数总体上呈现增大趋势;随着收敛角θ由0°增加到10°,不同来流总压时推力系数的一致性有所增加,而推力系数的均值随着收敛角的变化存在最优解,θ=10°时,喷管的综合性能最为理想。喷管扩张段内的气流径向膨胀范围随环境压强的降低逐渐增大,中心回流区封闭后流场基本不变。 展开更多

关键词 膨胀偏流喷管 塞锥结构 推力系数 实验研究 数值模拟

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围压环境下复合推进剂的断裂性能研究

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作者 李辉 许进升 +3 位作者 靳凡 李潘 王天忠 范志庚 《火炸药学报》 北大核心 2025年第8期706-714,I0001,共10页

为研究围压环境下复合推进剂断裂力学性能,开展了复合推进剂在不同围压(相对大气压0~6.5 MPa)和拉伸速率(100~7500 mm/min)条件下的单轴抗拉强度试验和I型裂纹断裂试验,获取了不同条件下复合推进剂应力—应变响应曲线和断裂力学特性曲线... 为研究围压环境下复合推进剂断裂力学性能,开展了复合推进剂在不同围压(相对大气压0~6.5 MPa)和拉伸速率(100~7500 mm/min)条件下的单轴抗拉强度试验和I型裂纹断裂试验,获取了不同条件下复合推进剂应力—应变响应曲线和断裂力学特性曲线;分析了围压和拉伸速率对最大抗拉强度、最大断裂载荷、最大断裂位移、I型临界应力强度因子(K_(IC))和临界J积分(J_(IC))的影响;基于时间—压强等效原理,建立了I型临界应力强度因子(K_(IC))主曲线。结果表明,复合推进剂的最大抗拉强度、最大断裂载荷和K_(IC)随围压和拉伸速率的增加而增加;不同拉伸速率下的最大断裂位移随着围压的增加而增加;J_(IC)随围压变化较为复杂,低拉伸速率条件下,J_(IC)随着围压的增加而增加,而在高拉伸速率条件下(7500 mm/min),J_(IC)随着围压变化较小;K_(IC)主曲线较大地拓宽了对复合推进剂断裂性能的预测范围,可为点火增压载荷下复合推进剂装药结构断裂评估奠定基础。 展开更多

关键词 材料力学 复合固体推进剂 围压 拉伸速率 断裂性能

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HTPB推进剂/绝热层界面模型优化及数值模拟

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作者 王旭阳 陈雄 +2 位作者 许进升 王琛禹 姜韶宇 《火炸药学报》 北大核心 2025年第8期770-778,I0004,共10页

为了更加准确地研究HTPB推进剂/绝热层界面力学性能,根据某HTPB推进剂组成设计了等效模拟推进剂,随后浇注了HTPB推进剂/绝热层界面标准试验件并开展了界面破坏试验,测得加载点的载荷—位移曲线;通过对现有模型进行改进,得到了更加符合... 为了更加准确地研究HTPB推进剂/绝热层界面力学性能,根据某HTPB推进剂组成设计了等效模拟推进剂,随后浇注了HTPB推进剂/绝热层界面标准试验件并开展了界面破坏试验,测得加载点的载荷—位移曲线;通过对现有模型进行改进,得到了更加符合试验结果的内聚力模型,并结合Hooke-Jeeves优化算法反演得到了更加准确的界面参数;通过编写UMAT子程序对试验过程进行了仿真模拟。结果表明,所建立的界面模型能够很好地描述界面破坏过程的典型特征,反映出HTPB推进剂/绝热层黏接界面的软化特性,准确预测了界面的失效时刻;同时试验测得的黏接强度与真实值相差不大,修正量在4%以内;而断裂能则与真实值偏离较多,修正量均大于10%,模型参数需通过反演分析确定。表明了所建立的改进型内聚力模型的正确性,可用于固体火箭发动机装药黏接界面的力学性能模拟。 展开更多

关键词 物理化学 模拟推进剂 HTPB推进剂 内聚力模型 界面脱粘 数值模拟

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多脉冲固体火箭发动机长尾喷管多层热防护结构传热烧蚀特性

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作者 何振川 李映坤 +2 位作者 武炎 陈雄 薛海峰 《推进技术》 北大核心 2025年第2期200-212,共13页

针对多脉冲固体火箭发动机长尾喷管热防护结构的传热烧蚀问题,提出了由C/C抗烧蚀层、碳/酚醛相变吸热层和钢壳体结构组成的多层热防护结构,建立了基于热物性参数随时间和温度变化的传热烧蚀数学模型,采用有限差分隐式格式进行求解。在... 针对多脉冲固体火箭发动机长尾喷管热防护结构的传热烧蚀问题,提出了由C/C抗烧蚀层、碳/酚醛相变吸热层和钢壳体结构组成的多层热防护结构,建立了基于热物性参数随时间和温度变化的传热烧蚀数学模型,采用有限差分隐式格式进行求解。在验证了多层防热结构传热烧蚀计算框架准确性的基础上,开展了长尾喷管多层热防护结构传热烧蚀响应过程仿真研究,分析了脉冲间隔时间对多层热防护结构传热烧蚀响应的影响规律。研究结果表明:与传统固体火箭发动机相比,多脉冲发动机工作时碳/酚醛层内热物性参数与热解反应变化较大,导致多层结构内能量分布更加均匀,使得钢壳体外表面温度显著升高,同时C/C抗烧蚀层表面烧蚀量显著下降;随着脉冲间隔时长的增加,C/C抗烧蚀层烧蚀量逐渐下降,碳/酚醛层内热解程度逐渐降低,钢壳体外表面温度先升高后下降,脉冲间隔时长60 s时钢外壳表面温度达到最大值。 展开更多

关键词 多脉冲固体火箭发动机 喷管 传热 烧蚀 热防护结构

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基于电-磁-热耦合的半导体桥热爆安全性数值研究

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作者 马佳旭 封锋 +2 位作者 段佳宁 张晓 高博 《含能材料》 北大核心 2025年第11期1333-1340,共8页

为满足半导体桥火工品对安全电流与抗电磁辐射功率的双重约束要求,基于GJB 344A-2020《钝感电起爆器通用规范》:不发火试验标准,采用数值模拟方法,在COMSOL Multiphysics平台构建电-磁-热多物理场耦合模型,通过集成负温度系数(Negative ... 为满足半导体桥火工品对安全电流与抗电磁辐射功率的双重约束要求,基于GJB 344A-2020《钝感电起爆器通用规范》:不发火试验标准,采用数值模拟方法,在COMSOL Multiphysics平台构建电-磁-热多物理场耦合模型,通过集成负温度系数(Negative Temperature Coefficient,NTC)热敏电阻的并联分流机制,实时监测回路电阻并动态补偿电流输入,对比分析了恒流1 A、恒功率1 W及双约束1A1W 3种工况下热安全性的影响。结果表明:1 A恒流工况因回路电阻降至0.78Ω,功率仅为0.78 W,偏离标准22%;1 W恒功率工况初始电流为0.91 A,低于安全阈值。动态调整策略通过闭环控制实现电流与功率协同稳定,桥区热平衡温度控制在449.06 K,较1 A恒流工况分流率由29%提升至41.26%,较1 W恒功率工况分流率提升0.6%。 展开更多

关键词 半导体桥 火工品 安全电流 COMSOL仿真 NTC热敏电阻 多物理场耦合

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连续旋转爆震发动机发展现状及使用前景

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作者 陈铮 李晓龙 +4 位作者 徐广川 赵文文 杜溢华 殷玮 马虎 《空天防御》 2025年第4期27-37,共11页

连续旋转爆震燃烧技术以其高效、安全、环保单次起爆即可持续燃烧等优点逐渐受到世界各国的关注,被视为具有变革性的航空航天推进技术;首先,从旋转爆震发动机的动力技术优势、爆震机理及应用方向进行简要梳理;其次,对使用连续爆轰模式... 连续旋转爆震燃烧技术以其高效、安全、环保单次起爆即可持续燃烧等优点逐渐受到世界各国的关注,被视为具有变革性的航空航天推进技术;首先,从旋转爆震发动机的动力技术优势、爆震机理及应用方向进行简要梳理;其次,对使用连续爆轰模式的冲压发动机、火箭发动机及燃气涡轮发动机近年来的关键研究进展进行综述;最后,总结连续爆轰燃烧发动机工程应用面临的关键问题,并对旋转爆震发动机未来发展方向作出展望。 展开更多

关键词 爆震燃烧 燃烧效率 巡航导弹 传播模态 燃料比冲

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近月空间三维周期轨道变轨策略研究

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作者 屈琮渊 陈丹鹤 +2 位作者 刘培彦 罗敬升 Haddouche Abderrahman 《载人航天》 北大核心 2025年第5期578-586,共9页

近直线晕轨道(NRHO)与Butterfly轨道因其轨道立体特性,具有无月球遮挡通讯以及探测月球极区便利等优势,优先被考虑作为未来中继通信、载人登月等空间任务的中转轨道。出于卫星变轨任务需求,需要研究综合引力作用下地月空间中针对上述轨... 近直线晕轨道(NRHO)与Butterfly轨道因其轨道立体特性,具有无月球遮挡通讯以及探测月球极区便利等优势,优先被考虑作为未来中继通信、载人登月等空间任务的中转轨道。出于卫星变轨任务需求,需要研究综合引力作用下地月空间中针对上述轨道的低能量变轨方案。基于双圆限制性四体系统,设计了针对NRHO和Butterfly轨道的双脉冲方案。首先基于微分修正方法计算了目标转移轨道族,其次计算了双圆四体系统下由周期共振比2∶1月球周期的L2南NRHO至不同周期NRHO和Butterfly轨道的最优变轨相位族。仿真表明,变轨相位与脉冲消耗不随目标轨道变化呈现单调增减性质,最优转移轨道由多个解集拼接而成,且四体系统最优变轨脉冲消耗与转移时间小于三体系统。针对南族NRHO内转移,脉冲消耗范围为(0.007 km/s,0.096 km/s),至北族NRHO转移消耗范围是(0.079 km/s,0.195 km/s),至But-terfly轨道脉冲消耗范围是(0.121 km/s,0.169 km/s)。 展开更多

关键词 双圆四体模型 NRHO Butterfly轨道 变轨策略 轨道优化

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旋转爆轰燃烧室与涡轮导向器集成特性数值研究 被引量：1

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作者 孟博威 马虎 +1 位作者 夏镇娟 周长省 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期124-144,共21页

为了研究叶栅稠度对旋转爆轰燃烧室-涡轮导向器流场分布和工作特性的影响,以便进一步优化旋转爆轰燃烧室与涡轮导向器的相关设计,基于SST k-ω黏性湍流模型求解二维非定常雷诺平均Navier-Stokes控制方程,并结合间歇因子转捩模型,爆轰燃... 为了研究叶栅稠度对旋转爆轰燃烧室-涡轮导向器流场分布和工作特性的影响,以便进一步优化旋转爆轰燃烧室与涡轮导向器的相关设计,基于SST k-ω黏性湍流模型求解二维非定常雷诺平均Navier-Stokes控制方程,并结合间歇因子转捩模型,爆轰燃烧机理采用正癸烷-空气单步反应,通过在初始流场施加高温高压区诱发爆轰波,分别对具有6种不同叶栅稠度导向器和不具备导向器的旋转爆轰燃烧室开展数值计算,对瞬态流场演变和波系结构进行了讨论分析,评估了不同叶栅稠度下导向器的工作特性。研究结果表明:导向器上下游均形成了动态的耙式激波包络面,其结构和强度受叶栅稠度影响,爆轰流场特性保证了叶栅通道自起动能力。导向器抑制了上游压力峰值,峰值衰减率最高可达60.87%。爆轰燃烧的总压增益得到提高,导向器出口增压比最高为1.24,出口增压比频率与叶栅稠度大小呈正相关,最高可达143.33 kHz。叶栅通道对爆轰产物具有一定流动调节能力,时均落后角最小为1.84°,出口时均马赫数最高为1.38,此外出口气流角均匀性显著提高。研究结果揭示了导向器对提高连续旋转爆轰涡轮发动机性能的潜在价值,对该种发动机的设计优化以及工程化应用提供了一定指导。 展开更多

关键词 旋转爆轰燃烧室 涡轮导向器 叶栅稠度 流场结构 工作特性

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三维点阵结构拓扑开发研究进展及其对流传热性能对比 被引量：2

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作者 丁一 吴威涛 +2 位作者 封锋 李书磊 闫宏斌 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2024年第8期1001-1023,共23页

系统综述了国内外三维点阵结构拓扑开发的研究现状,分别在等流量、等压降和等泵功条件下对比了其总体传热与散热性能.在模型验证的基础上,针对12种具有相同特征尺寸和孔隙率的点阵结构,分别在6种不同点阵材质、两种不同取向下开展了数... 系统综述了国内外三维点阵结构拓扑开发的研究现状,分别在等流量、等压降和等泵功条件下对比了其总体传热与散热性能.在模型验证的基础上,针对12种具有相同特征尺寸和孔隙率的点阵结构,分别在6种不同点阵材质、两种不同取向下开展了数值模拟与性能对比.结果表明:点阵拓扑、点阵材质及运行工况对其传热和散热性能优劣具有显著影响;不同条件下,性能最优的点阵不尽相同.在等流量下,A向节点偏移X点阵和A向八叉树点阵的传热性能最优,A向节点偏移X点阵的散热性能最优.在等压降下,A向节点偏移X点阵和B向节点偏移X点阵的传热性能最优,B向立方点阵和B向节点偏移X点阵的散热性能最优.在等泵功下,A向节点偏移X点阵和B向矩形杆金字塔点阵的传热性能最优,B向节点偏移X点阵和B向矩形杆金字塔点阵的散热性能最优.在固定孔隙率和特征尺寸下构建了现有点阵结构的传热与散热性能数据库,可作为新型点阵拓扑开发的比较基准,同时,可为不同工程设计中点阵结构的选型提供指导. 展开更多

关键词 周期性多孔材料 对流传热 压降 性能对比

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HTPB推进剂蠕变试验及长期蠕变性能研究

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作者 吴轩 黄薇 +3 位作者 许进升 郑健 周长省 董军超 《强度与环境》 CSCD 2024年第5期8-13,共6页

为研究HTPB推进剂蠕变性能及长期贮存的力学性能,在常温下对HTPB推进剂进行了应力水平分别为0.15 MPa、0.2 MPa、0.25 MPa、0.3 MPa和0.35 MPa的单轴拉伸蠕变试验,利用广义Kelvin蠕变模型拟合蠕变模型参数,分析了加载应力对蠕变的加速作... 为研究HTPB推进剂蠕变性能及长期贮存的力学性能,在常温下对HTPB推进剂进行了应力水平分别为0.15 MPa、0.2 MPa、0.25 MPa、0.3 MPa和0.35 MPa的单轴拉伸蠕变试验,利用广义Kelvin蠕变模型拟合蠕变模型参数,分析了加载应力对蠕变的加速作用,利用时间-应力等效原理得到了HTPB推进剂的0.15 MPa蠕变柔量主曲线,并将预测曲线与试验曲线进行验证。结果表明,二阶广义Kelvin模型对各组蠕变数据拟合结果与试验曲线吻合,推导得到蠕变柔量主曲线的蠕变时间达到10^(4.77)s,为试验时间的49倍,可以用于预测推进剂的长期蠕变行为及实际应用。 展开更多

关键词 HTPB推进剂 蠕变模型 时间-应力等效原理

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