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可渗透壁自适应高度补偿喷管工作机理数值研究
被引量：
2
1
作者
薛玉琴
靳雨祺
+2 位作者
何定鹏
王革
关奔
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期48-61,共14页
提出了一种带有可渗透壁面的自适应高度补偿概念喷管(可渗透喷管),对该喷管的典型工作状态进行了数值模拟并对其高度补偿机理进行了解释。数值模拟结果显示,在低落压比条件下,外界大气透过喷管可渗透段进入喷管内部,抑制了喷管壁面处的...
提出了一种带有可渗透壁面的自适应高度补偿概念喷管(可渗透喷管),对该喷管的典型工作状态进行了数值模拟并对其高度补偿机理进行了解释。数值模拟结果显示,在低落压比条件下,外界大气透过喷管可渗透段进入喷管内部,抑制了喷管壁面处的回流产生,削弱了壁面处分离斜激波的强度,从而提高了喷管的低空推力性能。而在高落压比条件下,喷管内部燃气透过可渗透段壁面泄出,削弱了燃气的膨胀能力,使得喷管的高空推力性能有所损失。当可渗透喷管的低空推力性能提升幅度大于其高空推力性能损失时,喷管即具备了高度补偿能力。对喷管的推力构成分析表明,低落压比时,喷管可渗透段处外界大气流入所导致的喷管内压升高是其具有高度补偿能力的主要原因。基础扩张比的大小对可渗透喷管高度补偿性能影响显著,可渗透喷管比传统喷管的推力提升幅度最高可达34%,不同基础扩张比的可渗透喷管低空推力补偿能力相差最大25%。将不同基础扩张比喷管的高度平均比冲进行对比可发现,存在最优的喷管基础扩张比,该可渗透喷管高度平均比冲比传统喷管高度平均比冲高3%。
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关键词
固体火箭发动机
高度补偿
过膨胀
流动分离
可渗透喷管
数值模拟
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职称材料
T700/PPS热塑缠绕复合材料NOL环拉-拉疲劳行为研究及寿命预测初探
2
作者
闫磊
赵飞
+3 位作者
还大军
张盛源
王斌
肖军
《复合材料科学与工程》
CAS
北大核心
2024年第9期73-81,共9页
面向碳纤维增强聚苯硫醚(T700/PPS)热塑性复合材料缠绕构件应用,首次将NOL环试验用于拉-拉疲劳行为研究并提出寿命预测方法。基于自主研发的热塑性复合材料原位固结缠绕平台,采用T700/PPS预浸料和激光辅助缠绕原位固结工艺制备NOL试样;...
面向碳纤维增强聚苯硫醚(T700/PPS)热塑性复合材料缠绕构件应用,首次将NOL环试验用于拉-拉疲劳行为研究并提出寿命预测方法。基于自主研发的热塑性复合材料原位固结缠绕平台,采用T700/PPS预浸料和激光辅助缠绕原位固结工艺制备NOL试样;按照标准NOL环拉伸试验得到其静拉伸强度均值为2438.35 MPa,离散系数为2.0%,破坏模式表现为脆性断裂,据此静强度数据制定疲劳测试的应力水平。针对环形试验件特点设计“分瓣圆环”疲劳夹具,开展NOL环在不同应力水平下的拉-拉疲劳试验,借助红外热成像仪观测并分析其在疲劳周期内的热学行为,捕捉和分析破坏模式。针对疲劳寿命数据离散性大的特点提出便捷高效的寿命预测算法:基于K-means聚类实现快速数据筛选,构建灰色GM(1,1)模型进行NOL环疲劳寿命预测并绘制S-N曲线。结果显示,当应力水平低于静强度的47%时,疲劳寿命将超过107次,进入无限疲劳寿命阶段,为高速旋转缠绕件及热塑缠绕压力容器寿命设计提供了支撑。
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关键词
热塑性复合材料
NOL环疲劳试验
热学行为
破坏模式
数据筛选方法
寿命预测
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职称材料
碳纤维复合材料/三元乙丙橡胶粘接界面性能参数表征与优化
3
作者
方世锐
丁安心
+2 位作者
杨帆
唐自佳
赵飞
《复合材料科学与工程》
北大核心
2025年第6期85-93,共9页
为获取发动机碳纤维复合材料(CFRP)/三元乙丙橡胶(EPDM)粘接界面性能参数,本文基于DCB试样和双线性内聚力模型获取了界面断裂能和试验曲线,结合利用ABAQUS搭建的DCB仿真平台,输出仿真曲线。根据仿真曲线和试验曲线的差异,建立仿真曲线...
为获取发动机碳纤维复合材料(CFRP)/三元乙丙橡胶(EPDM)粘接界面性能参数,本文基于DCB试样和双线性内聚力模型获取了界面断裂能和试验曲线,结合利用ABAQUS搭建的DCB仿真平台,输出仿真曲线。根据仿真曲线和试验曲线的差异,建立仿真曲线和测试曲线的重合度公式,作为优化的目标函数,采用响应面等优化算法求解函数最小值及其对应的变量值,获得界面性能参数的精确值。本文采用性能测试-数值仿真-优化计算相结合的方法获取了CFRP/EPDM粘接界面性能参数,并基于测试与仿真对参数进行验证,结果吻合良好,可为发动机在服役工程中出现的界面失效破坏提供判据。
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关键词
碳纤维复合材料
粘接界面
断裂能
数值仿真
反演优化
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职称材料
题名
可渗透壁自适应高度补偿喷管工作机理数值研究
被引量：
2
1
作者
薛玉琴
靳雨祺
何定鹏
王革
关奔
机构
哈尔滨工程大学
航天
与建筑工程学院
湖北航天技术研究院总体设计所航天动力先进技术湖北省重点实验室
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期48-61,共14页
基金
国家自然科学基金(12002102)。
文摘
提出了一种带有可渗透壁面的自适应高度补偿概念喷管(可渗透喷管),对该喷管的典型工作状态进行了数值模拟并对其高度补偿机理进行了解释。数值模拟结果显示,在低落压比条件下,外界大气透过喷管可渗透段进入喷管内部,抑制了喷管壁面处的回流产生,削弱了壁面处分离斜激波的强度,从而提高了喷管的低空推力性能。而在高落压比条件下,喷管内部燃气透过可渗透段壁面泄出,削弱了燃气的膨胀能力,使得喷管的高空推力性能有所损失。当可渗透喷管的低空推力性能提升幅度大于其高空推力性能损失时,喷管即具备了高度补偿能力。对喷管的推力构成分析表明,低落压比时,喷管可渗透段处外界大气流入所导致的喷管内压升高是其具有高度补偿能力的主要原因。基础扩张比的大小对可渗透喷管高度补偿性能影响显著,可渗透喷管比传统喷管的推力提升幅度最高可达34%,不同基础扩张比的可渗透喷管低空推力补偿能力相差最大25%。将不同基础扩张比喷管的高度平均比冲进行对比可发现,存在最优的喷管基础扩张比,该可渗透喷管高度平均比冲比传统喷管高度平均比冲高3%。
关键词
固体火箭发动机
高度补偿
过膨胀
流动分离
可渗透喷管
数值模拟
Keywords
Solid rocket motor
Altitude compensation
Over expansion
Flow separation
Permeable nozzle
Numerical simulation
分类号
V430 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
T700/PPS热塑缠绕复合材料NOL环拉-拉疲劳行为研究及寿命预测初探
2
作者
闫磊
赵飞
还大军
张盛源
王斌
肖军
机构
南京航空
航天
大学材料科学与
技术
学院
湖北航天技术研究院总体设计所航天动力先进技术湖北省重点实验室
力试(上海)科学仪器有限公司
出处
《复合材料科学与工程》
CAS
北大核心
2024年第9期73-81,共9页
文摘
面向碳纤维增强聚苯硫醚(T700/PPS)热塑性复合材料缠绕构件应用,首次将NOL环试验用于拉-拉疲劳行为研究并提出寿命预测方法。基于自主研发的热塑性复合材料原位固结缠绕平台,采用T700/PPS预浸料和激光辅助缠绕原位固结工艺制备NOL试样;按照标准NOL环拉伸试验得到其静拉伸强度均值为2438.35 MPa,离散系数为2.0%,破坏模式表现为脆性断裂,据此静强度数据制定疲劳测试的应力水平。针对环形试验件特点设计“分瓣圆环”疲劳夹具,开展NOL环在不同应力水平下的拉-拉疲劳试验,借助红外热成像仪观测并分析其在疲劳周期内的热学行为,捕捉和分析破坏模式。针对疲劳寿命数据离散性大的特点提出便捷高效的寿命预测算法:基于K-means聚类实现快速数据筛选,构建灰色GM(1,1)模型进行NOL环疲劳寿命预测并绘制S-N曲线。结果显示,当应力水平低于静强度的47%时,疲劳寿命将超过107次,进入无限疲劳寿命阶段,为高速旋转缠绕件及热塑缠绕压力容器寿命设计提供了支撑。
关键词
热塑性复合材料
NOL环疲劳试验
热学行为
破坏模式
数据筛选方法
寿命预测
Keywords
thermoplastic composites
fatigue test of NOL rings
thermal behavior
failure modes
data screening methods
life prediction
分类号
TB332 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
碳纤维复合材料/三元乙丙橡胶粘接界面性能参数表征与优化
3
作者
方世锐
丁安心
杨帆
唐自佳
赵飞
机构
武汉理工大学材料科学与工程学院
湖北航天技术研究院总体设计所航天动力先进技术湖北省重点实验室
出处
《复合材料科学与工程》
北大核心
2025年第6期85-93,共9页
基金
湖北省重大科技攻关项目(尖刀2023BAA004)。
文摘
为获取发动机碳纤维复合材料(CFRP)/三元乙丙橡胶(EPDM)粘接界面性能参数,本文基于DCB试样和双线性内聚力模型获取了界面断裂能和试验曲线,结合利用ABAQUS搭建的DCB仿真平台,输出仿真曲线。根据仿真曲线和试验曲线的差异,建立仿真曲线和测试曲线的重合度公式,作为优化的目标函数,采用响应面等优化算法求解函数最小值及其对应的变量值,获得界面性能参数的精确值。本文采用性能测试-数值仿真-优化计算相结合的方法获取了CFRP/EPDM粘接界面性能参数,并基于测试与仿真对参数进行验证,结果吻合良好,可为发动机在服役工程中出现的界面失效破坏提供判据。
关键词
碳纤维复合材料
粘接界面
断裂能
数值仿真
反演优化
Keywords
carbon fiber composite materials
adhesive interface
fracture energy
numerical simulation
in-version optimization
分类号
TB332 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
可渗透壁自适应高度补偿喷管工作机理数值研究
薛玉琴
靳雨祺
何定鹏
王革
关奔
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
T700/PPS热塑缠绕复合材料NOL环拉-拉疲劳行为研究及寿命预测初探
闫磊
赵飞
还大军
张盛源
王斌
肖军
《复合材料科学与工程》
CAS
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
碳纤维复合材料/三元乙丙橡胶粘接界面性能参数表征与优化
方世锐
丁安心
杨帆
唐自佳
赵飞
《复合材料科学与工程》
北大核心
2025
0
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职称材料
已选择
0
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