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考虑燃烧恒面性和结构完整性的翼柱形药柱形状优化
被引量:
3
1
作者
夏冰戈
鲍福廷
+2 位作者
惠卫华
刘旸
刘强
《固体火箭技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第5期620-625,共6页
为提高翼柱形装药固体发动机内弹道性能和力学性能,寻求近似恒面燃烧条件下结构完整性最优的药型参数,以较小的药柱燃面-肉厚曲线方差值为约束条件,以药柱结构完整性最优为目标,建立了固体火箭发动机翼柱形药柱参数优化方案。基于ACIS/...
为提高翼柱形装药固体发动机内弹道性能和力学性能,寻求近似恒面燃烧条件下结构完整性最优的药型参数,以较小的药柱燃面-肉厚曲线方差值为约束条件,以药柱结构完整性最优为目标,建立了固体火箭发动机翼柱形药柱参数优化方案。基于ACIS/C++底层代码实现药柱几何参数化建模,采用GPU并行计算的体素离散方法进行燃面-肉厚曲线计算,在Abaqus的Python语言环境下建立结构完整性自动分析系统,并运用遗传优化算法自动寻优。最后,针对某翼柱形药柱进行了形状优化。结果表明,燃面肉厚曲线方差值为0.042 3时,最大Von-Mises应变比初始值减小了10.57%,在近似恒面燃烧条件下达到了结构完整性最优的设计条件。
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关键词
药柱
形状优化
燃面-肉厚曲线
结构完整性
遗传算法
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职称材料
两相环境下EPDM绝热层多因素耦合烧蚀预估
被引量:
7
2
作者
王乐
冯喜平
+3 位作者
陈嘉辉
卢景旭
梁群
侯晓
《固体火箭技术》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期687-695,共9页
为保证发动机能在恶劣的环境中运行,在绝热层的设计中,绝热层的厚度将直接影响着发动机结构的稳定性,而绝热层的烧蚀预估对于绝热层厚度的合理设计非常重要。为解决固体火箭发动机三元乙丙橡胶(EPDM)绝热层烧蚀性能工程预估问题,结合固...
为保证发动机能在恶劣的环境中运行,在绝热层的设计中,绝热层的厚度将直接影响着发动机结构的稳定性,而绝热层的烧蚀预估对于绝热层厚度的合理设计非常重要。为解决固体火箭发动机三元乙丙橡胶(EPDM)绝热层烧蚀性能工程预估问题,结合固体火箭发动机内两相流动的环境特点,以热化学烧蚀三方程模型和扩散化学动力学双控制机制为基本数学模型,以炭化层表面孔隙率为耦合参数,并综合考虑气流和粒子的侵蚀效应,建立了绝热层多因素耦合烧蚀模型的控制方程。通过对控制方程的隐式求解和对绝热层温度分布以及烧蚀线、炭化线、热解线位置的综合分析,获得了两相环境下EPDM绝热层的理论炭化烧蚀率。所得烧蚀率与实验结果对比,误差小于10%,表明给出的烧蚀预估方法可用于固体火箭发动机两相环境下EPDM绝热层烧蚀工程分析。
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关键词
两相流环境
EPDM绝热层
多因素耦合
烧蚀预估
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职称材料
RBCC亚燃模态热力喉道机理的数值模拟
被引量:
3
3
作者
王亚军
何国强
+1 位作者
潘科玮
秦飞
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第7期932-937,共6页
针对RBCC同一扩张流道多模态匹配工作的特点,通过三维数值模拟,研究了亚燃模态热力喉道形成机理及规律,结果表明通过合理控制流道中的加热量和流道面积变化可以有效地控制热力喉道形成位置,其中位于第二级燃烧室中的凹腔组对形成稳定的...
针对RBCC同一扩张流道多模态匹配工作的特点,通过三维数值模拟,研究了亚燃模态热力喉道形成机理及规律,结果表明通过合理控制流道中的加热量和流道面积变化可以有效地控制热力喉道形成位置,其中位于第二级燃烧室中的凹腔组对形成稳定的热力喉道有比较关键的作用,其剪切层形成的燃烧区域成为一个稳定的放热源,给流道中的气流提供了使马赫数出现转折的能量,凹腔后壁斜面的几何收缩也为壅塞面的形成提供助力,凹腔后流道的气流逐步稳定成为超声速流,热力喉道基本形成于第二级凹腔组后。
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关键词
火箭基组合循环
热力喉道
凹腔组
数值模拟
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职称材料
液态超支化聚碳硅烷的热重分析及固化行为研究
被引量:
2
4
作者
赵晓冉
季铁正
+5 位作者
牛帅
马旭涛
王文涛
冯喜平
侯晓
马晓燕
《固体火箭技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期446-452,共7页
为寻求满足纤维包覆要求的可瓷化涂层,需充分了解陶瓷先驱体的特性。以三种液态超支化聚碳硅烷为研究对象,采用差热-热重同步热分析(STA)、非等温差示扫描量热分析(DSC)、红外分析(IR)、核磁共振碳谱分析(^(13) C-NMR)等研究其热失重、...
为寻求满足纤维包覆要求的可瓷化涂层,需充分了解陶瓷先驱体的特性。以三种液态超支化聚碳硅烷为研究对象,采用差热-热重同步热分析(STA)、非等温差示扫描量热分析(DSC)、红外分析(IR)、核磁共振碳谱分析(^(13) C-NMR)等研究其热失重、固化行为及结构的差异变化。参考对树脂的固化行为研究方法,通过Kissinger、Ozawa及Crane方程得到三种先驱体的固化动力学参数,确定体系的固化反应动力学方程。研究结果表明,液态超支化聚碳硅烷的失重主要发生在200~700℃,在这一阶段,先驱体中有机官能团逐渐减少,基本完成无机化转变;液态超支化聚碳硅烷的交联固化主要是通过双键的自聚合实现,交联后样品的陶瓷产率有所提高;先驱体结构中,乙烯基和烯丙基的存在,验证了其结构差异。
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关键词
液态超支化聚碳硅烷
热重分析
固化行为
反应动力学
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职称材料
反应性气膜对喷管附面层损失的影响
5
作者
程群力
刘殊远
+3 位作者
王佩佩
胡松启
张微萌
刘林林
《固体火箭技术》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期331-340,共10页
针对二维轴对称喷管,数值模拟研究了氢气和正癸烷两种反应性气膜对喷管附面层损失的影响,分析对比了喷注比为0%、0.47%、1.07%、1.42%以及氢气、正癸烷两种不同喷注物质下喷管附面层损失变化规律。结果表明,与无喷注的情况相比,壁面喷...
针对二维轴对称喷管,数值模拟研究了氢气和正癸烷两种反应性气膜对喷管附面层损失的影响,分析对比了喷注比为0%、0.47%、1.07%、1.42%以及氢气、正癸烷两种不同喷注物质下喷管附面层损失变化规律。结果表明,与无喷注的情况相比,壁面喷注形成的反应性气膜显著降低了喷管壁面温度;当喷注比从0%增加到1.42%时,氢气反应性气膜使得喷管扩张段壁面平均温度降低了2648.3 K,而正癸烷反应性气膜使得喷管扩张段壁面平均温度降低了1875.9 K;喷注物质为正癸烷不利于降低喷管附面层损失,正癸烷反应性气膜使得喷管附面层损失增加了504.3%;而喷注物质为氢气更有利于降低喷管附面层损失,反应性气膜使得喷管附面层损失降低了38.8%。研究表明,氢气反应性气膜对喷管的热防护和附面层减阻综合性能提升更有利。
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关键词
反应性气膜
喷管
附面层损失
火箭发动机
热防护
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职称材料
液气动量比对内混式直流气液喷嘴雾化特性影响
被引量:
8
6
作者
杨国华
张波涛
+1 位作者
周立新
王凯
《火箭推进》
CAS
2019年第5期66-73,共8页
为探究液气动量比对内混式直流气液喷嘴雾化特性的影响,采用基于Gerris的VOF方法和自适应加密算法,对不同液气动量比下的两液相孔内混式直流气液喷嘴雾化过程进行数值计算。结果表明:Gerris可以清晰地捕捉到射流柱从变形、弯曲到雾化为...
为探究液气动量比对内混式直流气液喷嘴雾化特性的影响,采用基于Gerris的VOF方法和自适应加密算法,对不同液气动量比下的两液相孔内混式直流气液喷嘴雾化过程进行数值计算。结果表明:Gerris可以清晰地捕捉到射流柱从变形、弯曲到雾化为液滴的全过程细节特征,雾化过程图像与实验拍摄的基本吻合,获得液滴空间分布,计算得到的全场液滴SMD为50~60μm。当液气动量比较小时,内混式直流气液喷嘴的射流不发生相撞,雾化机制为气动破碎。随着液气动量比的增加,两股射流破碎长度和穿透深度均增大,射流发生相撞,雾化机制为气动破碎和撞击破碎。
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关键词
内混式直流气液喷嘴
雾化
自适应加密
Gerris
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职称材料
横向过载下考虑颗粒聚合行为的颗粒阻尼特性研究
7
作者
杨文婧
吴学婷
+1 位作者
刘贝贝
刘佩进
《固体火箭技术》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期79-87,共9页
固体火箭发动机的横向过载内会改变凝相颗粒的运动轨迹,增大颗粒与颗粒,颗粒与壁面的碰撞概率,改变凝相粒子的粒径和浓度分布,使颗粒的阻尼特性发生变化,造成发动机的燃烧不稳定。基于CFD-DEM数值模拟方法,耦合颗粒碰撞聚合模型,实现了...
固体火箭发动机的横向过载内会改变凝相颗粒的运动轨迹,增大颗粒与颗粒,颗粒与壁面的碰撞概率,改变凝相粒子的粒径和浓度分布,使颗粒的阻尼特性发生变化,造成发动机的燃烧不稳定。基于CFD-DEM数值模拟方法,耦合颗粒碰撞聚合模型,实现了过载下的颗粒碰撞、聚合及流动过程的数值仿真。数值结果揭示了在不同横向过载下粒径分布、颗粒空间分布,以及颗粒阻尼特性的变化特征。横向过载下,颗粒横向偏移显著增加,颗粒间的碰撞概率增大,并且碰撞概率随过载作用时间增加大幅度提高。颗粒间因碰撞聚合易生成的大粒径颗粒,大粒径颗粒的产生使得颗粒空间分布更具不均匀性,进而导致颗粒的阻尼值明显降低,最终影响发动机的燃烧稳定性。
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关键词
横向过载
碰撞聚合
离散元法
颗粒阻尼
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职称材料
题名
考虑燃烧恒面性和结构完整性的翼柱形药柱形状优化
被引量:
3
1
作者
夏冰戈
鲍福廷
惠卫华
刘旸
刘强
机构
西北工业大学航天学院燃烧、热结构与内流场重点实验室
出处
《固体火箭技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第5期620-625,共6页
基金
国家自然科学基金(51005179)
文摘
为提高翼柱形装药固体发动机内弹道性能和力学性能,寻求近似恒面燃烧条件下结构完整性最优的药型参数,以较小的药柱燃面-肉厚曲线方差值为约束条件,以药柱结构完整性最优为目标,建立了固体火箭发动机翼柱形药柱参数优化方案。基于ACIS/C++底层代码实现药柱几何参数化建模,采用GPU并行计算的体素离散方法进行燃面-肉厚曲线计算,在Abaqus的Python语言环境下建立结构完整性自动分析系统,并运用遗传优化算法自动寻优。最后,针对某翼柱形药柱进行了形状优化。结果表明,燃面肉厚曲线方差值为0.042 3时,最大Von-Mises应变比初始值减小了10.57%,在近似恒面燃烧条件下达到了结构完整性最优的设计条件。
关键词
药柱
形状优化
燃面-肉厚曲线
结构完整性
遗传算法
Keywords
grain
shape optimization
burning area-web curve
structure integrity
GA
分类号
V435 [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
两相环境下EPDM绝热层多因素耦合烧蚀预估
被引量:
7
2
作者
王乐
冯喜平
陈嘉辉
卢景旭
梁群
侯晓
机构
西北工业大学航天学院燃烧、热结构与内流场重点实验室
出处
《固体火箭技术》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期687-695,共9页
文摘
为保证发动机能在恶劣的环境中运行,在绝热层的设计中,绝热层的厚度将直接影响着发动机结构的稳定性,而绝热层的烧蚀预估对于绝热层厚度的合理设计非常重要。为解决固体火箭发动机三元乙丙橡胶(EPDM)绝热层烧蚀性能工程预估问题,结合固体火箭发动机内两相流动的环境特点,以热化学烧蚀三方程模型和扩散化学动力学双控制机制为基本数学模型,以炭化层表面孔隙率为耦合参数,并综合考虑气流和粒子的侵蚀效应,建立了绝热层多因素耦合烧蚀模型的控制方程。通过对控制方程的隐式求解和对绝热层温度分布以及烧蚀线、炭化线、热解线位置的综合分析,获得了两相环境下EPDM绝热层的理论炭化烧蚀率。所得烧蚀率与实验结果对比,误差小于10%,表明给出的烧蚀预估方法可用于固体火箭发动机两相环境下EPDM绝热层烧蚀工程分析。
关键词
两相流环境
EPDM绝热层
多因素耦合
烧蚀预估
Keywords
two-phase flow environment
EPDM insulator
multi-factor coupled
ablation prediction
分类号
V255 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
RBCC亚燃模态热力喉道机理的数值模拟
被引量:
3
3
作者
王亚军
何国强
潘科玮
秦飞
机构
西北工业大学航天学院燃烧、热结构与内流场重点实验室
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013年第7期932-937,共6页
文摘
针对RBCC同一扩张流道多模态匹配工作的特点,通过三维数值模拟,研究了亚燃模态热力喉道形成机理及规律,结果表明通过合理控制流道中的加热量和流道面积变化可以有效地控制热力喉道形成位置,其中位于第二级燃烧室中的凹腔组对形成稳定的热力喉道有比较关键的作用,其剪切层形成的燃烧区域成为一个稳定的放热源,给流道中的气流提供了使马赫数出现转折的能量,凹腔后壁斜面的几何收缩也为壅塞面的形成提供助力,凹腔后流道的气流逐步稳定成为超声速流,热力喉道基本形成于第二级凹腔组后。
关键词
火箭基组合循环
热力喉道
凹腔组
数值模拟
Keywords
Rocket based combined cycle
Thermal throat
Cavities
Numerical simulation
分类号
V438 [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
液态超支化聚碳硅烷的热重分析及固化行为研究
被引量:
2
4
作者
赵晓冉
季铁正
牛帅
马旭涛
王文涛
冯喜平
侯晓
马晓燕
机构
西北工业大学
化学与化工
学院
西北工业大学航天学院燃烧、热结构与内流场重点实验室
中国
航天
科技集团有限公司
中国航空
工业
集团公司济南特种
结构
研究所
出处
《固体火箭技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期446-452,共7页
基金
国家自然科学基金(U1837601)。
文摘
为寻求满足纤维包覆要求的可瓷化涂层,需充分了解陶瓷先驱体的特性。以三种液态超支化聚碳硅烷为研究对象,采用差热-热重同步热分析(STA)、非等温差示扫描量热分析(DSC)、红外分析(IR)、核磁共振碳谱分析(^(13) C-NMR)等研究其热失重、固化行为及结构的差异变化。参考对树脂的固化行为研究方法,通过Kissinger、Ozawa及Crane方程得到三种先驱体的固化动力学参数,确定体系的固化反应动力学方程。研究结果表明,液态超支化聚碳硅烷的失重主要发生在200~700℃,在这一阶段,先驱体中有机官能团逐渐减少,基本完成无机化转变;液态超支化聚碳硅烷的交联固化主要是通过双键的自聚合实现,交联后样品的陶瓷产率有所提高;先驱体结构中,乙烯基和烯丙基的存在,验证了其结构差异。
关键词
液态超支化聚碳硅烷
热重分析
固化行为
反应动力学
Keywords
liquid hyperbranched polycarbosilane
thermogravimetric analysis
curing behavior
reaction kinetics
分类号
V254 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
反应性气膜对喷管附面层损失的影响
5
作者
程群力
刘殊远
王佩佩
胡松启
张微萌
刘林林
机构
西北工业大学
航天
学院
出处
《固体火箭技术》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期331-340,共10页
基金
国家自然科学基金(52276087,51806048)。
文摘
针对二维轴对称喷管,数值模拟研究了氢气和正癸烷两种反应性气膜对喷管附面层损失的影响,分析对比了喷注比为0%、0.47%、1.07%、1.42%以及氢气、正癸烷两种不同喷注物质下喷管附面层损失变化规律。结果表明,与无喷注的情况相比,壁面喷注形成的反应性气膜显著降低了喷管壁面温度;当喷注比从0%增加到1.42%时,氢气反应性气膜使得喷管扩张段壁面平均温度降低了2648.3 K,而正癸烷反应性气膜使得喷管扩张段壁面平均温度降低了1875.9 K;喷注物质为正癸烷不利于降低喷管附面层损失,正癸烷反应性气膜使得喷管附面层损失增加了504.3%;而喷注物质为氢气更有利于降低喷管附面层损失,反应性气膜使得喷管附面层损失降低了38.8%。研究表明,氢气反应性气膜对喷管的热防护和附面层减阻综合性能提升更有利。
关键词
反应性气膜
喷管
附面层损失
火箭发动机
热防护
Keywords
reactive gas film
nozzle
boundary layer loss
rocket motor
heat protection
分类号
V435 [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
液气动量比对内混式直流气液喷嘴雾化特性影响
被引量:
8
6
作者
杨国华
张波涛
周立新
王凯
机构
西北工业大学
航天
学院
燃烧、
热
结构与
内流
场
国家
重点
实验室
西安
航天
动力研究所液体火箭发动机技术
重点
实验室
出处
《火箭推进》
CAS
2019年第5期66-73,共8页
基金
国家重大基础研究项目(613193)
文摘
为探究液气动量比对内混式直流气液喷嘴雾化特性的影响,采用基于Gerris的VOF方法和自适应加密算法,对不同液气动量比下的两液相孔内混式直流气液喷嘴雾化过程进行数值计算。结果表明:Gerris可以清晰地捕捉到射流柱从变形、弯曲到雾化为液滴的全过程细节特征,雾化过程图像与实验拍摄的基本吻合,获得液滴空间分布,计算得到的全场液滴SMD为50~60μm。当液气动量比较小时,内混式直流气液喷嘴的射流不发生相撞,雾化机制为气动破碎。随着液气动量比的增加,两股射流破碎长度和穿透深度均增大,射流发生相撞,雾化机制为气动破碎和撞击破碎。
关键词
内混式直流气液喷嘴
雾化
自适应加密
Gerris
Keywords
internal mixing gas-liquid injector
atomization
adaptive mesh refinement
Gerris
分类号
V430.34 [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
横向过载下考虑颗粒聚合行为的颗粒阻尼特性研究
7
作者
杨文婧
吴学婷
刘贝贝
刘佩进
机构
西北工业大学
航天
学院
中国空空导弹研究院
出处
《固体火箭技术》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期79-87,共9页
文摘
固体火箭发动机的横向过载内会改变凝相颗粒的运动轨迹,增大颗粒与颗粒,颗粒与壁面的碰撞概率,改变凝相粒子的粒径和浓度分布,使颗粒的阻尼特性发生变化,造成发动机的燃烧不稳定。基于CFD-DEM数值模拟方法,耦合颗粒碰撞聚合模型,实现了过载下的颗粒碰撞、聚合及流动过程的数值仿真。数值结果揭示了在不同横向过载下粒径分布、颗粒空间分布,以及颗粒阻尼特性的变化特征。横向过载下,颗粒横向偏移显著增加,颗粒间的碰撞概率增大,并且碰撞概率随过载作用时间增加大幅度提高。颗粒间因碰撞聚合易生成的大粒径颗粒,大粒径颗粒的产生使得颗粒空间分布更具不均匀性,进而导致颗粒的阻尼值明显降低,最终影响发动机的燃烧稳定性。
关键词
横向过载
碰撞聚合
离散元法
颗粒阻尼
Keywords
transverse overload
collision-aggregation
CFD-DEM
particle damping
分类号
V435 [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
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
考虑燃烧恒面性和结构完整性的翼柱形药柱形状优化
夏冰戈
鲍福廷
惠卫华
刘旸
刘强
《固体火箭技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013
3
在线阅读
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职称材料
2
两相环境下EPDM绝热层多因素耦合烧蚀预估
王乐
冯喜平
陈嘉辉
卢景旭
梁群
侯晓
《固体火箭技术》
CAS
CSCD
北大核心
2021
7
在线阅读
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职称材料
3
RBCC亚燃模态热力喉道机理的数值模拟
王亚军
何国强
潘科玮
秦飞
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2013
3
在线阅读
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职称材料
4
液态超支化聚碳硅烷的热重分析及固化行为研究
赵晓冉
季铁正
牛帅
马旭涛
王文涛
冯喜平
侯晓
马晓燕
《固体火箭技术》
CAS
CSCD
北大核心
2022
2
在线阅读
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职称材料
5
反应性气膜对喷管附面层损失的影响
程群力
刘殊远
王佩佩
胡松启
张微萌
刘林林
《固体火箭技术》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
6
液气动量比对内混式直流气液喷嘴雾化特性影响
杨国华
张波涛
周立新
王凯
《火箭推进》
CAS
2019
8
在线阅读
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职称材料
7
横向过载下考虑颗粒聚合行为的颗粒阻尼特性研究
杨文婧
吴学婷
刘贝贝
刘佩进
《固体火箭技术》
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
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职称材料
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