水下推力矢量特性试验研究

本文介绍了固体火箭发动机水下推力矢量特性试验。通过测量固体火箭发动机水下工作过程中的推力和侧向力,研究了扰流片和摆喷管两种推力矢量方式的水下推力矢量特性。对扰流片推力矢量方式,获得了推力、侧向力、推力矢量角随发动机喷口堵塞面积比、水深的变化规律。对摆喷管推力矢量方式,获得了推力、侧向力、推力矢量角随发动机喷管偏角以及水深的变化规律。     

水下火箭的推进原理和应用

水下火箭的推进原理为军用水下航行体（如导弹）的应用提供了极具吸引力的技术，因为在这种情况下，牢固性、调制性、可靠性和耐用性的要求都是相当严格的。火箭发动机不仅能用于各种水下导弹的发射、助推和主发动机工作阶段，而且还是满足特殊推进要求的一种可行的选择办法。本文给出了水下火箭发动机的设计实例和点火试验结果，还提供了包括固体火箭和水下冲击式喷气发动机在内的水下火箭的设计理论数据。火箭发动机工人时产生的水下噪声问题以及对声纳工作的干扰程度问题，在本文中也有所提及。     

火箭发动机锥形喷管ANSYS力学性能分析研究

锥形喷管是火箭发动机喷管当中应用最广、结构最简单的一种喷管。本文主要是应用有限元分析软件对某实验用锥形喷管进行力学性能分析,具有一定的工程指导意义。     

模型参数对水下两相冲压式发动机内推力影响的数值模拟研究

基于均质平衡流理论,考虑两相混合物的速度滑移,对水下两相冲压式发动机内流场进行了数值模拟,分析了水下两相冲压式发动机的内部结构参数变化对水下两相冲压式发动机内推力的影响。在给定来流速度条件下,发动机内推力随着进水道入口截面直径减小而增大,但是增幅减小,内推力随通气量的变化趋势没有改变;内推力和使内推力达到最大值的通气量最佳值随着进水道出口截面直径增大而增大;内推力随着喷管出口截面直径增大而增大,而通气量最佳值则减小;单独改变发动机进水道、混合室和喷管的长度以及混合室出口截面直径对发动机内推力的数值和变化趋势没有显著影响。     

水下火箭发动机喷管出口压强研究

根据固体发动机推力最大原则，并结合水下航行体外弹道运动方程，发动机内弹道推力方程等进行联合求解，得到了不同使用环境条件下的发动机最佳出口压强，为水下火箭发动机扩张比参数ελ的设计提供了一种理论计算方法。     

基于Fluent的水反应金属燃料发动机喷管流场分析

主要介绍从优化发动机的喷管结构方面,提高水反应金属燃料发动机的性能.运用Fluent软件,计算了喷管结构在不同几何参数条件下,发动机喷管附近的流场分布情况,分析了不同的流场分布对发动机性能的影响规律,并优化设计了最佳性能下的水反应金属燃料发动机喷管结构.试验结果表明,优化后的水反应金属燃料发动机的性能有了明显提高.     

喷雾发动机性能分析

为了分析喷雾发动机的推进性能,采用双流体模型,对喷管内雾状气液两相流场进行了数值模拟,并根据计算结果及运行环境参数,求得发动机推力及推进效率.重点研究了入口压力,气相、液相质量流率,喷管半收缩角,液滴直径,船速等参数对发动机推力及推进效率的影响.结果表明:推力随人口压力、气相质量流率的增大而增大,推进效率随其增大而减小;推力及推进效率均随着液相质量流率的增大而增大,随着喷管半收缩角及液滴直径的增大而减小;当船速逐渐增大时,推力逐渐减小,推进效率却逐渐增大.     

基于摆动喷管的水下航行体推力矢量控制流场特性仿真研究

本文针对航行体水下喷管摆动推力矢量控制动态过程,建立了流体动力与弹道耦合数值仿真计算模型,采用CFD手段分析了航行体水下运动过程中喷管尾部喷流流场与尾空泡相互作用流场的发展演化过程,获得了航行体摆动喷管推力矢量控制下非定常流场动态特性,为航行体水下运动控制方式的深入论证及应用提供了研究方法和手段支撑。     

巡航式火箭助飞鱼雷

法国麦屈拉防御公司与意大利奥托、梅腊拉公司共同制订了一项计划,拟联合研制一种从舰艇上发射的火箭助飞鱼雷。这种能在空中飞行的鱼雷,又能在水下潜航的导弹,也有人称之为反潜火箭或反潜导弹。它是从水下摧毁水面舰艇、潜艇以及其他水下目标最有效武器之一。巡航式火箭助飞鱼雷是由自导鱼雷、空气动力运载器、助推发动机和自动控制发射器四个重要部分组成。计划将采用先进的制导系统、电子计算机控制系统,增加发动机功率,以增大导弹的射程,缩短导弹在空中的飞行时间,改进控制弹导能力等,以提高鱼雷的     

带推力矢量喷管导弹水下发射的流动数值模拟

提出了一种带推力矢量喷管导弹水下发射的三维流体动力数值模拟方法.三维气流场计算基于贴体坐标下欧拉方程,采用NND方法进行数值离散.三维水流场则采用基于势流理论的Hess-Smith面无法.运用混合的欧拉一拉格朗日方法跟踪气、水界面的变化.水流场和气流场的耦合计算通过水气界面处压力和法向速度连续的匹配条件来实现.通过数值实验,研究了燃气泡的三维特征和喷管摆角对流体动力载荷的影响.     

水下点火推进尾空泡振荡的研究

本文通过对水下航行体垂直发射出筒后尾空泡内点火推进过程的数值模拟研究,获得了其尾空泡演化的一般规律,并与相应的试验结果进行了对比;进而给出了燃气尾空泡周期性地膨胀、颈缩、阻滞、脱落的演化规律,以及与尾空泡内的压力振荡、喷管扩张段内激波前后移动的相关性。研究表明:水下航行体尾空泡内点火与空中点火、水中直接点火形成的燃气射流存在明显差别,水下点火推进同时会形成对水下航行体额外的振动激励;尾空泡收缩阶段,亚音速射流在尾空泡颈缩处膨胀加速,使尾空泡持续颈缩进而形成对燃气的阻滞作用,是形成尾空泡近似周期性形态演化、空泡压力剧烈振荡的主因。     

水下三组元动力系统燃烧稳定性实验研究

设计了应用于水下航行器热动力系统推进的OTTO/HAP/海水三组元推进剂试验系统,对不同的燃烧室压力、燃料组元比例、喷嘴压降、燃烧室转速条件下的燃烧稳定性进行了试验,观察到燃烧室压力的低频不稳定燃烧.试验表明,在推进剂流量一定情况下,较高的喷嘴压降和适当较低的氧化剂比例有利于燃烧的稳定,海水在推进剂中重量比例≥41.5%时,将会引起燃烧室压力的不稳定,(500～1600)r/min的燃烧室整体旋转不会对稳定燃烧产生影响.     

水下喷水推进器工作特性分析

在充分研究固体燃料涡轮机和高速轴流泵的基础上,提出了应用于水下航行器的喷水推进系统。研究了设计工况时,航行器、轴流泵、发动机的运动学和动力学平衡关系;在定深工况下,分析喷嘴数目变化时航行器的稳定速度;以及不同喷嘴数目时,航行器的变深和变速特性。研究结果表明,喷水推进器能够实现水下航行器大航深、高航速的性能目标。研究结果对喷水推进水下航行器具有重要的参考价值。     

新型爪式水泵应用于水下航行器喷水推进上的性能分析

为研究新型爪式水泵应用在水下航行器喷水推进上的性能,对该新型爪式水泵的流场特性、不同转动角度下内泄对扬程的影响等性能进行分析。建立水泵喷水推进数学模型,并进行推力模拟试验及其影响因素分析。结果表明:新型爪式水泵在角度0°时的泄漏量最低,在角度40°时的泄漏量最高,在不同尺寸间隙下,随着角度改变,泄漏量变化趋势一致,而随着间隙的增大,内泄量增多。推力随喷嘴尺寸变化的试验结果与理论模型预测值的变化趋势一致,推力与喷嘴直径呈负相关关系。随着航行器航行速度的增加,喷水速度增大,且增大的幅度会比航行器航行速度的增加量大。     

湍流脉动压力下椭球声呐腔水动力自噪声分析

运用统计能量法建立水下椭球壳形状的声呐腔模型.利用计算流体动力学软件计算不同航速下声呐罩表面湍流边界层的分离点,考虑了湍流脉动压力空间分布的不均匀性.分析航速以及不同吸声和阻尼处理方案对声呐腔水动力自噪声的影响.理论评估吸声处理的结果和数值计算的结果比较吻合.研究表明:航速越大,自噪声越大;透声窗面积所占总表面积的比例...     

过热水喷流发动机喷管中的流动数值模拟与基本特性分析

文章基于蒸发冷凝模型建立了闪蒸相变模型,对过热水喷流发动机喷管中的两相流动过程进行了数值模拟,发现高温高压流体在流动的过程中伴随着相变和膨胀的发生,两相流体在喷管收缩段、喉部和扩张段中流动特性各不相同,与实验数据进行对比验证了模型的准确性。研究了喷管形状对流动基本特性的影响,发现扩张比和扩张角对两相流在喷管中的相变和膨胀过程影响不同。该文所做研究对揭示两相流闪蒸相变机理、寻求各参数之间的匹配关系有着重要意义,可以为设计过热水喷流发动机提供理论基础。     

排气角度对航行体表面等压气膜演化机制及流动特性影响研究

等压排气是一种可有效改善航行体绕流流场特性、抑制纵向偏转的流动控制技术。文章数值模拟了带等压排气的航行体水下垂直运动过程,给出了不同排气角度时的排气流量及速度、气膜长度等参数变化规律,分析了排气角度对等压气膜非定常发展过程及航行体绕流流场特性的影响,建立了排气孔附近及其下游流场、气膜尾部回射流场的拓扑结构,探讨了等压气膜的形态特征、演化规律及其降低航行体表面压力的机制,研究结果有助于深入理解等压排气技术改善航行体流体动力学特性的物理本质。     

发动机水下排气噪声预报研究

由于涉及到两相流,所以发动机水下排气噪声的产生机理和辐射特性非常复杂。文章基于Mixture多相流模型、RNGκ-ε湍流模型和Ffowcs Williams-Hawking声学模型对发动机水下排气噪声进行了数值预报研究,并试验测量了相应工况下发动机水下排气噪声,对数值研究的结果进行了验证。结果表明,文中所提出的发动机水下排气噪声数值预报方法在工程上是可行的。     

喷管中气液两相混合物流动的等熵分析

文章基于均质混合物的等熵和正压条件,建立了喷管内定常气液两相流动的等熵模型及其微分方程,并因此得到了喷管内混合物压力、体积分数、马赫数以及温度之间的等温与等熵的解析关系。解析解表明,气液质量流率之比增加,喷管内混合物的温度变化明显,而混合物的临界流动特性与滞止点的气体体积分数有关。基于以上解析关系以及连续性方程得到喷管线型与压力分布的解析关系,通过该关系可以根据期望压力分布逆向设计得到喷管线型,或者根据给定喷管线型求解得到喷管内的流动。     

水下不分散混凝土抗冲刷临界流速和凸起障碍物影响

针对水下不分散混凝土抗冲刷性能,开展室内模型试验,得出8种典型抗分散剂掺量条件下水下不分散混凝土的抗冲刷临界流速。基于OpenFOAM的有限高度圆柱绕流三维数值模拟,分析凸起障碍物对水下不分散混凝土局部冲刷的影响机制。结果表明,增加抗分散剂掺量和减少单位用水量可以提高水下不分散混凝土的抗冲刷性能,HF-III型抗分散剂的效果比UWB-II型抗分散剂的抗冲刷效果好;凸起障碍物周围以及下游易发生局部冲刷;与松散沙床上圆柱周围的冲刷坑相比,水下不分散混凝土的冲刷坑范围较小,深度较浅,且主要位于圆柱的下游。