推进技术

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叶尖泄漏与压气机叶栅三维角区分离相互作用实验研究

韩少冰,钟兢军,陆华伟,阚晓旭

摘要（8203）

PDF （11347KB）（20940）

2013, 34 (2): 187-193.

为了进一步揭示叶顶泄漏与压气机叶栅三维角区分离流动的相互作用机制,采用五孔气动探针测量了叶栅出口截面气动参数,并对机匣端壁静压进行了测量,详细分析了不同间隙尺寸及来流角度时压气机叶栅间隙流对角区三维分离流动的影响机理。研究结果表明,适当大小叶顶间隙引入的泄漏流阻止了端壁二次流动与叶片吸力面附面层之间的相互作用,移除了三维角区分离,改善了叶栅性能。随着叶顶间隙尺寸及叶栅内气流折转程度的增加,叶顶泄漏涡与上通道涡间的相互作用程度逐渐增强。

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微波推力器独立系统的三丝扭摆推力测量

杨涓,刘宪闯,王与权,汤明杰,罗立涛,金逸舟,宁中喜

摘要（4713）

PDF （7872KB）（15465）

2016, 37 (2): 362-371.

为了探究微波推力器的推力性能，采用三丝扭摆推力测量方法对微波推力器独立系统开展推力测量实验，同时分析三丝扭摆推力测量装置的数理模型并实验测定其不确定度，由此判断实验测量结果的可信度。推力测量结果表明，现有实验条件下三丝扭摆推力测量装置能测出不低于3mN的推力，其相对不确定度为14%；在三丝扭摆推力测量装置的推力测量范围内，没有测出微波推力器独立系统显著的推力，而是在230W微波功率输出条件下测出推力在±0.7mN范围内波动，相对不确定度大于80%。

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轮缘封严气体对涡轮转子性能影响的非定常数值研究

张晶辉,马宏伟

摘要（5975）

PDF （14623KB）（6824）

2014, 35 (4): 470-478.

为了研究涡轮转静盘腔的轮缘封严气体对涡轮转子性能的影响,对其进行了详细的三维非定常数值模拟。通过与无盘腔模型比较,非定常结果显示交替进行的主流燃气入侵和封严气体出流改变了转子叶片进口的气流角度,拉伸了端壁附近的马蹄涡,因此引起涡轮出口流动条件的较大变化。存在涡轮转静盘腔但没有冷气时,主流导叶尾迹的部分流体入侵盘腔,对涡轮转子性能有正面的影响。封严气体与上游导叶尾迹的相互作用引起转子通道内熵增,当冷气量占主流流量的1.37%时,涡轮效率降低2.1%。证实了轮缘封严气体对涡轮转子性能有很大的影响,在涡轮设计中必须给予考虑。 

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电推进技术的应用与发展趋势

吴汉基,蒋远大,张志远

摘要（6544）

PDF （2651KB）（6319）

2003, 24 (5): 385-392.

扼要介绍了电推进技术的发展历史,概述了不同形式(电热、电磁和静电三大类)电推力器的特点及应用情况,指出了为满足不同空间任务电推进的发展趋势;并根据我国的研究状况、存在的问题和差距,提出了加快发展我国电推进技术的意见。

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γ-Reθ转捩模型在高超声速下的应用及分析

郑赟,李虹杨,刘大响

摘要（6895）

PDF （10726KB）（5928）

2014, 35 (3): 296-304.

为了初步研究γ-Reθ转捩模型在高超声速领域的适用性,在自行开发的CFD程序中添加了该模型,利用T3系列平板算例对该模型的实现进行了验证；针对高超声速流动,选取压缩面绕流和双圆锥扰流等算例,分别利用该转捩模型、全层流模拟、以及传统的湍流模型进行了数值模拟计算,并与实验结果进行对比。计算结果表明,尽管该转捩模型是在低速流动的基础上发展的,它仍能准确预测高超声速流动下的转捩现象。 

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超燃冲压发动机燃烧室空气节流技术研究

田野,杨顺华,邓维鑫,张弯洲

摘要（4304）

PDF （10814KB）（5083）

2014, 35 (4): 499-506.

为考察空气节流对超燃冲压发动机燃烧室的影响,非定常数值模拟和地面实验相结合证实了空气节流可以实现超燃燃烧室燃料稳定燃烧,研究了节流位置、节流流量、节流撤去时间对节流效果的影响。结果表明:在燃烧室入口马赫数2,静温548.8K ,静压101555.9Pa条件下,745mm处节流时,激波串稳定时间较短,稳焰失败；875mm处节流时,火焰稳定成功。随着节流流量和节流撤去时间的增加,燃烧越来越剧烈,壁面压力逐渐升高,可能影响进气道的起动,对于本文来流条件,30%入口空气流量作为节流流量是合适的,440ms以前撤去空气节流是恰当的。 

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融合式叶尖小翼对低速压气机转子气动性能的影响

钟兢军,韩少冰

摘要（3388）

PDF （10632KB）（4776）

2014, 35 (6): 749-757.

为了进一步揭示融合式叶尖小翼对压气机转子间隙流动的影响机理，采用数值模拟方法对低速压气机转子加装叶尖小翼控制间隙流动进行研究，着重考察了不同几何宽度及安装方式小翼对转子气动性能的影响。结果显示，叶尖小翼改变了转子中的泄漏涡轨迹，影响着叶片吸力面附面层的分离程度，适当几何宽度的压力面小翼可以在压气机转子效率略有降低的情况下使其失速点流量系数减小8.20%。

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超声速气流中电火花塞直接点燃煤油过程试验研究

李西鹏,刘卫东,潘余,刘世杰

摘要（1998）

PDF （14972KB）（4469）

2015, 36 (12): 1839-1845.

在来流总温1486K，总压1.6MPa，马赫数2.52的条件下，采用两级串联凹腔构型燃烧室，开展了电火花塞直接点燃航空煤油的试验研究。利用高速摄影相机进行观测，对比了不同煤油喷注方案和点火位置对火核生成和火焰传播的影响。通过上游凹腔前壁面水平喷注煤油、下游凹腔点火的方案可靠性高，在煤油与空气混合气的当量比为0.04～0.063均可实现煤油成功点火和稳定燃烧；串联凹腔构型可以提高点火性能的主要原因有两方面:一是下游凹腔有稳定火焰作用，火焰在边界层内逆流传播实现对上游凹腔的能量反馈；二是煤油蒸发、混合距离长，通过近壁区进入下游凹腔，形成了更为适宜的点火环境。

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助爆装置影响两相混气中爆震波触发特性实验

孙健,韩启祥,王家骅,张义宁,孙孔倩

摘要（2845）

PDF （5338KB）（3720）

2013, 34 (7): 997-1001.

为了优化汽油/空气两相PDE中的助爆装置,通过试验研究了助爆装置对爆震波触发特性的影响,重点分析了在锯齿型扰流器、环型扰流器、螺旋型扰流器、多管蒸发器和半球型激波反射器等助爆装置作用下爆震管内的火焰传播速度及压力变化历程,确定了助爆装置的助爆性能。研究结果表明:锯齿型、环型及螺旋型三种扰流器中螺旋型扰流器的助爆性能最佳,环型扰流器最差；无论哪种扰流器下,改善燃油蒸发均有助于爆震波触发；使用激波反射器对提高火焰传播速度和爆震波压力具有一定作用。 

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NM/RDX/Nano-Al膏体推进剂特性研究

李鑫,赵凤起,罗阳,裴庆,李猛,胥会祥

摘要（1409）

PDF （4345KB）（3070）

2015, 36 (1): 136-141.

为进一步研发新型特种推进剂品种，向推进技术应用领域发展和延伸，开展了NM(硝基甲烷)/RDX/Nano-Al膏体推进剂配方研究，并对其能量、流变以及燃烧性能进行了分析。结果表明:采用最小自由能法估算膏体推进剂配方比冲为2674.2 N·s/kg；膏体推进剂流变行为遵循Herschel-Bulkley本构方程，在0～30℃范围内，假塑性指数n小于1，属于非牛顿假塑性流体，同时膏体推进剂具有明显的触变性以及蠕变-回复特性，在角频率为1Hz且低应力下(≤50Pa)，膏体推进剂储能模量(G′)大于损耗模量(G′′)，此时具有较稳定的三维网络结构；与含纳米铝热剂Nano-Al/PbO双基系推进剂相比，膏体推进剂在10~15MPa压强范围内燃速较快，但在低压下未燃。

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固液混合火箭发动机技术综述与展望

蔡国飙

摘要（3588）

PDF （7998KB）（2885）

2012, 33 (6): 831-839.

介绍了固液混合火箭发动机的特点、发展历史和现状,结合我国航天发展情况,分析了固液混合火箭发动机在航天领域中的应用前景,指出了固液混合火箭发动机适合应用于探空火箭、小型运载火箭、靶标与导弹、亚轨道飞行器及载人飞船、助推器及上面级与姿轨控系统中,应用前景广泛。总结和介绍了北航固液探空火箭的设计方法和研制情况,分析了影响固液混合火箭发动机性能提高和应用的主要关键技术。 

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固体火箭发动机药柱裂纹燃烧的实验研究

李稑,徐向东

摘要（2292）

PDF （2420KB）（2124）

1990, 11 (2): 29-34.

推进剂燃烧;火焰传播;固体火箭发动机

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RP-3航空煤油模拟替代燃料的化学反应简化机理

曾文,李海霞,马洪安,梁双,陈保东

摘要（2776）

PDF （985KB）（2109）

2014, 35 (8): 1139-1145.

为了建立能适用航空发动机燃烧过程反应动力学计算的国产RP-3航空煤油的化学反应机理,在化学激波管中对国产RP-3航空煤油的着火特性进行了实验测量,获得了多工况下该航空煤油的着火延迟时间。根据RP-3航空煤油的化学组成及物理特性,提出了由正癸烷、甲苯与丙基环己烷(体积百分比为0.65/0.1/0.25)三种组份组成的模拟替代燃料,并形成了该替代燃料的化学反应详细机理。采用敏感性分析方法,对该详细反应机理进行了简化,形成了该替代燃料的简化反应机理。采用该简化机理对该替代燃料多工况下的着火特性进行了数值模拟,并与实验数据以及详细机理的计算结果进行了对比分析。结果表明,在不同压力与当量比下,RP-3航空煤油着火延迟时间的对数与着火温度的倒数呈直线关系,并且随着火温度、着火压力的升高以及当量比的降低,RP-3航空煤油着火延迟时间逐渐缩短；同时,在各工况下采用该简化机理计算得到的该替代燃料的着火延迟与详细反应机理的计算结果以及RP-3航空煤油着火延迟的实验值吻合良好。

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铝/镁基水反应金属燃料的燃烧特性研究

高明,郭晓燕,邹美帅,杨荣杰

摘要（2716）

PDF （3980KB）（1944）

2015, 36 (4): 629-634.

为了探索在水冲压发动机中高金属含量铝 /镁合金水反应金属燃料的稳态燃烧，开展了其一次燃烧和二次燃烧实验研究，其中铝 /镁合金含量达到 80%。采用氧弹量热仪收集一次燃烧固相产物，并将一次燃烧固相产物置于水蒸气高温管式炉中模拟二次燃烧。采用 TGA对铝、镁和铝 /镁合金进行了热性能分析，并采用 XRD，SEM及化学分析方法对铝 /镁合金和推进剂的一、二次燃烧固相产物进行了表征。结果表明，铝/镁合金的启动氧化温度 530℃优于镁的 600℃，铝/镁合金在第二阶段的氧化性能优于铝的。铝/镁合金为 Mg17Al12，一次燃烧固相产物中主要存在 MgAl，Mg2Al3，MgAl2等合金相和 MgO，在二次燃烧的固相产物中有 MgO，Al和 Al2MgO4，其中剩余 Al的含量随着管式炉温度增大先增大后减小。分析认为铝 /镁合金在燃烧过程中镁先行发生了反应，而后其中的铝才发生反应。

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混压式进气道与弹体一体化流场数值模拟

李博,梁德旺

摘要（9109）

PDF （1094KB）（1804）

2002, 23 (4): 307-310.

基于Favre平均的N S方程和B/L代数湍流模型 ,采用Jameson格式和矩阵人工粘性 ,对“X”布局的混压式超声速进气道与弹体的一体化流场进行了数值模拟。研究解决了数值计算中的附面层抽吸及混压式进气道的启动问题 ;得出了进气道内外流场的马赫数分布和速度分布 ;讨论了绕弹体非均匀来流条件下 ,进气道的位置、附面层抽吸及攻角对进气道性能的影响和进气道外型形状对弹体气动力的影响。结果表明 ,对混压式进气道必须进行附面层抽吸 ,进气道的位置对进气道的性能有很大的影响 ,进气道的外型型面对弹体的气动性能有一定的影响

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甲烷-空气混合气体放电等离子体增强点火机理分析

沈双晏,金星,张鹏

摘要（1253）

PDF （5279KB）（1756）

2015, 36 (10): 1509-1515.

为研究放电过程产生的等离子体对缩短甲烷点火延迟时间的效果，针对脉冲式放电，本文耦合了密度方程、能量传递方程以及Boltzmann方程，对于甲烷-空气混合气体放电粒子浓度变化规律进行了研究分析。将计算得到的放电过程中激发态分子及活性自由基作为初始组份代入CHEMKIN中进行计算，计算了放电条件下等离子体对于甲烷点火延迟时间的影响。相比于附着过程，甲烷粒子弹性碰撞、激励、电离过程的碰撞截面要大2~5个数量级。随着粒子能量的增加，各个过程碰撞截面的变化并不单调，均存在碰撞截面最大的点。混合气体的激发过程导致了80%以上的能量损失。当约化场强逐渐增大时，甲烷的电离效应逐渐增强。混合气体的附着与弹性碰撞效应造成的能量损失比较小，相比激发与电离效应可以忽略。放电过程能够产生大量不同种类的活性粒子与自由基，不同活性粒子随时间变化的规律不相同。其中，随着放电，振动激发态氮分子浓度保持为1015/cm3量级。电子激发态氮分子粒子数密度随着放电的进行，在10-8s～10-7s会产生一个峰值。模型计算的单脉冲放电产生的活性粒子，在大多数点火温度下，可将点火延迟时间缩短10%以上。脉冲式放电对于甲烷-空气混合气体点火有显著的增强效果。

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固体火箭发动机壳体强度热力耦合分析

王春光,任全彬,田维平,史宏斌,王雪坤

摘要（3153）

PDF （7173KB）（1739）

2013, 34 (1): 109-114.

为了研究导弹发动机壳体在高空飞行时的温度、应力、应变状态,从而对壳体的结构强度进行校核,研究了导弹壳体气动加热的计算方法,建立了某发动机壳体的三维有限元模型,合理简化气动边界条件,计算壳体温度随导弹飞行时间的变化。对比风洞试验结果,有限元计算结果与试验结果一致性较好。分析了ABAQUS软件热-力耦合实现方法,对该模型施加不同时刻的外力载荷,实现壳体的热-力耦合数值分析。进行热-力耦合联合加载试验,对比计算结果与试验结果,计算结果与试验结果吻合较好。壳体的应力、应变都远小于材料的极限值,壳体结构安全。该有限元计算方法可以用来进行壳体的热-力耦合强度分析。

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航空发动机内啮合摆线齿轮泵高空特性数值研究

李志浩,刘振侠,吕亚国,郁丽,李国权

摘要（1473）

PDF （3832KB）（1723）

2015, 36 (6): 846-851.

高空性是评价航空发动机齿轮泵性能的关键参数之一，为了获得摆线泵的高度特性曲线，并分析其影响因素，采用三维非定常数值模拟的方法，应用动网格技术对单级内啮合摆线齿轮泵的高空特性进行定量分析。结果表明:随着飞行高度增加，摆线泵内的空化现象加剧，供油流量减少；当飞行高度在8km以上时，容积效率随高度上升而急剧下降，且在相同的出口条件下，低转速摆线泵的容积效率明显高于高转速工况；当飞行高度在8km时，增大摆线泵出口压力，出口流量脉动幅度由时均流量的16%增至20%，且出口流量的脉动频率随摆线泵的转速加快而变大。所以，摆线泵在高空工作时，降低转速即可以满足供油需求，同时减少系统负担。

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吴仲华先生与叶轮机械三元流动理论

徐建中

摘要（2342）

PDF （2926KB）（1618）

2017, 38 (10): 2161-2163.

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基于电子束电离的高超声速磁流体发电机

黄浩,黄护林,张喜东,张义宁,刘振德

摘要（2807）

PDF （9419KB）（1478）

2013, 34 (5): 706-712.

为了获得高超声速低温来流条件下基于电子束电离的磁流体发电机性能,采用三维低磁雷诺数磁流体动力学五方程模型和简化的电子束电离模型,对等截面分段法拉第型磁流体发电机内的流动进行数值模拟,研究了电离能量花费、磁场强度对发电通道性能的影响,得出了不同电离花费下电离所形成的电子数密度和电导率。研究结果表明,电子束电离低温来流能够产生足够的电导率,当负载系数保持为0.5时,电效率基本保持在0.5~0.6之间,电效率大小受磁场强度影响不大,电离能量花费P _ion(MW/m ³)为0.06,0.6,6,30,300时的电导率σ(S/m)分别为0.28,0.9,3,7,27。当电离能量花费为30MW/m ³,能量提取率达到26%,电效率为66%,发电机性能接近最佳, 对应的磁场强度为10T。 

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