低温氢气混合器技术研究 被引量：1

1

作者 孙德 李培昌 +1 位作者 冯飞 王建宇 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2019年第3期49-53,共5页

针对某型号发动机推力室缩尺试验中需要采用大流量低温氢气问题设计制作了一种静态混合器,用于制取低温氢气。采用数值模拟计算了混合器的工作状态,得到混合器的流场及温度分布。经过试验验证,得到了混合器的进出口压力曲线及出口的温... 针对某型号发动机推力室缩尺试验中需要采用大流量低温氢气问题设计制作了一种静态混合器,用于制取低温氢气。采用数值模拟计算了混合器的工作状态,得到混合器的流场及温度分布。经过试验验证,得到了混合器的进出口压力曲线及出口的温度曲线,并与计算结果进行了比对。结果表明:混合器的混合情况达到预期,可以用于制取大流量低温氢气。 展开更多

关键词 低温氢气 数值模拟 混合器

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液氧煤油掺混及燃爆特性试验研究

2

作者 喻闯闯 晏政 +2 位作者 朱良平 罗天培 张家仙 《导弹与航天运载技术（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第4期47-51,共5页

为研究液氧煤油掺混及燃爆特性,建立部分受限空间试验系统以模拟发射场应用场景,开展液氧煤油掺混及燃爆特性试验。试验结果表明,液氧、煤油同时泄出并掺混时,煤油、氧气浓度均存在一个先上升后下降的过程;当煤油温度为65℃、点火激励为... 为研究液氧煤油掺混及燃爆特性,建立部分受限空间试验系统以模拟发射场应用场景,开展液氧煤油掺混及燃爆特性试验。试验结果表明,液氧、煤油同时泄出并掺混时,煤油、氧气浓度均存在一个先上升后下降的过程;当煤油温度为65℃、点火激励为5.9J时,即使是发生液氧泄漏,液面上方布置的测点处仍未达到燃爆条件;煤油温度提升至80℃时,液氧持续泄出仅约20s时成功起爆,点火时刻煤油蒸气浓度1.31%,氧气浓度40.05%,氮气浓度58.64%,煤油/氧气浓度比值为0.033。 展开更多

关键词 液氧煤油 掺混 燃爆特性 试验 安全

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火箭发动机试验台中低温甲烷的安全排放研究综述 被引量：5

3

作者 喻闯闯 罗天培 +3 位作者 刘瑞敏 曲胜 张家仙 赵耀中 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1013-1023,共11页

首先对气、液态甲烷的危险特性进行了分析,针对危险性最大的重气扩散过程,详细分析了其形成机理及影响因素。随后对国内外重气扩散问题的相关研究进行了全面的梳理和总结,在试验方面,介绍了Burro、Coyote和Falcon系列大型重气扩散经典试... 首先对气、液态甲烷的危险特性进行了分析,针对危险性最大的重气扩散过程,详细分析了其形成机理及影响因素。随后对国内外重气扩散问题的相关研究进行了全面的梳理和总结,在试验方面,介绍了Burro、Coyote和Falcon系列大型重气扩散经典试验;在理论分析和数值仿真方面,概述了典型重气扩散模型的基本原理及优缺点,针对CFD方法在重气扩散模拟上的应用进行了较为细致的介绍。最后结合液氧/甲烷发动机试验台的具体排放需求,提出了高空排放、燃烧处理及围堰排放三种排放方式,叙述了各自的工作原理、优缺点及其适用范围,并结合重气扩散特点相应地给出优化方案。 展开更多

关键词 低温甲烷 安全处理 重气 扩散 排放

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常温及低温容器充放气模型研究 被引量：4

4

作者 罗天培 孙德 +1 位作者 张家仙 李茂 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2021年第4期55-58,64,共5页

为了寻求一种可准确、高效计算容器充、放气过程的方法,进而满足液体火箭动力系统工作时序设计的要求,基于开口系能量方程、理想气体状态方程以及不同流动状态下的质量流量方程,利用集总参数法编制了计算程序。利用该程序分别对一个常... 为了寻求一种可准确、高效计算容器充、放气过程的方法,进而满足液体火箭动力系统工作时序设计的要求,基于开口系能量方程、理想气体状态方程以及不同流动状态下的质量流量方程,利用集总参数法编制了计算程序。利用该程序分别对一个常温氮气瓶的充、放气过程以及一个以氮气为增压介质的液氧贮箱放气过程进行了计算模拟。计算结果表明:该模型对常温容器的充放气过程有较好的计算精度;对于低温液氧贮箱来说,由于容器内存在热分层现象,放气降温过程带来的氮气相变以及压力降低后氮气从液氧的逸出等原因,使得该模型计算存在一定偏差。 展开更多

关键词 容器 充放气 常温 低温

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大推力氢氧发动机高模试验补氧燃烧过程仿真 被引量：2

5

作者 郭敬 张佳 +2 位作者 李茂 孔凡超 张家仙 《火箭推进》 CAS 2019年第6期17-22,共6页

为了研究液体火箭发动机试验富燃燃气安全处理方法,确保发动机试验过程的安全,通过对未来大推力氢氧发动机高模试验关键参数设计,确定富氢燃气补氧燃烧方案,并在此基础上建立大推力氢氧发动机高模试验富氢燃气补氧燃烧仿真模型,对补氧... 为了研究液体火箭发动机试验富燃燃气安全处理方法,确保发动机试验过程的安全,通过对未来大推力氢氧发动机高模试验关键参数设计,确定富氢燃气补氧燃烧方案,并在此基础上建立大推力氢氧发动机高模试验富氢燃气补氧燃烧仿真模型,对补氧燃烧过程进行仿真研究,研究补氧流量和液氧喷注角度对燃烧过程及高模系统的影响,以验证补氧燃烧方案的可行性。仿真结果表明补氧补燃方案可以安全处理发动机燃气中的富氢,保证高模试验安全。并且补氧量越大,燃烧长度越小,热防护难度增加;补氧喷注角度增加对氢燃尽长度影响不大,但使设备热防护难度增大。 展开更多

关键词 氢氧发动机 高模试验 氢气 补氧燃烧

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凝胶推进剂模拟液撞击雾化特性研究

6

作者 张伟 郑寅 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2856-2866,共11页

为了寻求凝胶推进剂雾化机理、提高其雾化效果,开展幂律流体双股圆柱射流撞击的理论和实验研究。首先推导了幂律型流体射流撞击形成液膜的理论模型,在其中引入粘性力和能量损失。进而通过设计凝胶模拟液射流撞击实验,使用高速摄像机拍... 为了寻求凝胶推进剂雾化机理、提高其雾化效果,开展幂律流体双股圆柱射流撞击的理论和实验研究。首先推导了幂律型流体射流撞击形成液膜的理论模型,在其中引入粘性力和能量损失。进而通过设计凝胶模拟液射流撞击实验,使用高速摄像机拍摄图像的方法进行了相关的实验研究,以验证理论的正确性。在此基础上,对撞击角度、射流速度分布及液体部分物性参数对液膜形状、厚度及速度分布的影响进行了分析,得到了相关参数的影响规律。研究结果表明,射流撞击角、速度型、液体表面张力系数、流变特性等均对液膜特性有明显影响,且流体本身的物理性质对撞击形成的液膜的影响更甚。 展开更多

关键词 凝胶推进剂 模拟液 雾化 射流撞击 喷嘴 幂律流体

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基于相变与真实气体模型的环形蒸汽引射器数值模拟研究

7

作者 吴薇梵 王占林 +2 位作者 孔凡超 刘瑞敏 张家仙 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2019年第5期64-69,共6页

为对某型上面级发动机环形蒸汽引射器零二次流流场进行研究,采用数值模拟方法,分析数值模拟模型对计算结果的影响,并与试验结果进行对比。结果表明:理论计算值与试验结果相差较大,数值模拟计算精度较高,引入的模型越接近真实情况,计算... 为对某型上面级发动机环形蒸汽引射器零二次流流场进行研究,采用数值模拟方法,分析数值模拟模型对计算结果的影响,并与试验结果进行对比。结果表明:理论计算值与试验结果相差较大,数值模拟计算精度较高,引入的模型越接近真实情况,计算结果精度越高。其中,相变模型的影响大于真实气体模型,组分输运模型和冻结流模型的影响差别很小。 展开更多

关键词 超声速环形蒸汽引射器 数值模拟 凝结相变模型 真实气体

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氢氧火箭发动机高模试验富氧蒸汽引射仿真

8

作者 张小通 李茂 +1 位作者 张家仙 刘瑞敏 《火箭推进》 CAS 2023年第2期100-106,共7页

氢氧火箭发动机在高空模拟试验中喷出富氢燃气,其中的残余氢气与倒吸进引射系统中的空气混合容易发生爆炸,为研究富氧蒸汽引射处理氢氧火箭发动机高空模拟试验中残余氢气的技术,采用计算流体力学(CFD)及多步化学反应动力学模型开展单级... 氢氧火箭发动机在高空模拟试验中喷出富氢燃气,其中的残余氢气与倒吸进引射系统中的空气混合容易发生爆炸,为研究富氧蒸汽引射处理氢氧火箭发动机高空模拟试验中残余氢气的技术,采用计算流体力学(CFD)及多步化学反应动力学模型开展单级环形超—超引射器仿真,获得富氧蒸汽引射的平均流场,分析富氧蒸汽引射并发生补燃时超—超引射器的稳态工作特性,并考察富氧蒸汽中氧气含量、富氧蒸汽温度对残余氢气处理效果的影响。仿真结果表明,富氧蒸汽引射并发生补燃时环形引射器在稳态下正常工作;补燃主要发生在引射器混合室和第二喉道前端的剪切混合层;增大富氧蒸汽的氧气含量或温度,可使引射器排气中残余氢气含量降低,增强燃气处理效果。 展开更多

关键词 氢氧发动机 高空模拟试验 超—超引射器 富氧蒸汽引射 燃气处理

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液氢贮箱停放过程中的力热分析 被引量：7

9

作者 罗天培 张伟 +1 位作者 李茂 张家仙 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期562-569,共8页

为了寻找到运载火箭长时间停放过程中液氢贮箱的最经济液位,用于制定合理的发射流程以及紧急处置方法,采用计算流体力学(CFD)技术,对某型运载火箭停放期间液氢贮箱的力、热情况进行了仿真计算和分析。计算选用了VOF(Volume-of-fluid)两... 为了寻找到运载火箭长时间停放过程中液氢贮箱的最经济液位,用于制定合理的发射流程以及紧急处置方法,采用计算流体力学(CFD)技术,对某型运载火箭停放期间液氢贮箱的力、热情况进行了仿真计算和分析。计算选用了VOF(Volume-of-fluid)两相流模型以及Lee相变模型,为了提高Lee模型在不同压力情况下对相变过程的模拟精度,采用安托因方程修正了该模型。修正后的模型首先由试验数据校验了其精确性,随后开展的液氢贮箱停放过程仿真结果表明:贮箱的竖直方向与径向均存在温度分层的现象,液相内会形成大的漩涡,该漩涡会使得冷热流体不断进行热交换,并导致贮箱内部的液氢出现气化。贮箱停放期间蒸发率最大值超过2 m^3/h,发生在停放4 h左右;而贮箱液位充填至37 m^3以上或17 m^3以下时蒸发率较低,最小值接近1 m^3/h。 展开更多

关键词 贮箱 Lee模型 安托因方程 VOF模型 蒸发

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重气泄漏扩散过程数值模拟 被引量：4

10

作者 喻闯闯 刘瑞敏 +3 位作者 罗天培 张家仙 曲胜 毕明卉 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期45-51,共7页

为研究重气泄漏扩散特性,采用多相流计算流体力学(CFD)模型对Burro现场试验进行了模拟。通过模拟结果与试验数据的对比完成了模型的验证,随后基于模拟结果分析了重气泄漏扩散行为特点,结果表明重气扩散行为主要沿地表进行,大气风虽然能... 为研究重气泄漏扩散特性,采用多相流计算流体力学(CFD)模型对Burro现场试验进行了模拟。通过模拟结果与试验数据的对比完成了模型的验证,随后基于模拟结果分析了重气泄漏扩散行为特点,结果表明重气扩散行为主要沿地表进行,大气风虽然能够一定程度上抑制其上风向与展向扩散,但是在浓度差与重力下沉现象的作用下,重气云团仍然能够在上风向、展向扩散相当远的距离。最后,对重气云危险域在各个方向上到达的最远距离进行了对比分析,并对其变化机理进行了分析。 展开更多

关键词 重气 扩散 安全管理 多相流 数值模拟 Burro

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环形引射器两相流动数值模拟 被引量：2

11

作者 吴薇梵 王占林 +2 位作者 孔凡超 刘瑞敏 李茂 《火箭推进》 CAS 2020年第4期31-37,共7页

蒸汽引射器是上面级火箭发动机进行高空模拟试验时获得真空的重要设备。采用数值模拟方法,通过Fluent对氢氧火箭发动机高空模拟试验用环形蒸汽引射器内部流场进行了研究,分析水蒸气两相流动及不同的入口工况和结构尺寸对极限真空压力的... 蒸汽引射器是上面级火箭发动机进行高空模拟试验时获得真空的重要设备。采用数值模拟方法,通过Fluent对氢氧火箭发动机高空模拟试验用环形蒸汽引射器内部流场进行了研究,分析水蒸气两相流动及不同的入口工况和结构尺寸对极限真空压力的影响。考虑水蒸气的两相流动,在数值模拟中加入了水蒸气的凝结相变模型,并通过试验数据开展了模型验证,验证结果为:加入相变模型后极限真空压力降低,仿真结果更接近试验数据。在此基础上,研究了喷嘴入口工况和引射器结构尺寸对极限真空压力的影响,仿真结果表明:在引射器能够启动的条件下,降低蒸汽入口总压或提高入口总温,减小喷嘴出口壁厚或增大混合室直径,均能降低引射器的极限真空压力。因此,若想提高引射器真空度,可以通过改变入口工况或调整引射器结构尺寸来实现。 展开更多

关键词 环形引射器 蒸汽引射器 数值模拟 相变 真空

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