摘要：将超临界二氧化碳(S-CO_(2))循环动力系统合理应用于无人水下航行器(UUV),有助于解决现有UUV蒸汽动力循环系统尤其是针对小功率等级应用效率低的问题。为合理选型水下S-CO_(2)系统涡轮机,结合损失模型的一维方法获得了设计空间内的最佳几何参数,并基于RANS方程的三维数值仿真方法验证了一维设计方法的合理性,进一步对比分析了轴/径向涡轮机的气动性能及流动特性。结果表明,设计工况下径向涡轮机内效率比轴向涡轮机高5.41%,但尺寸较大,约为轴向涡轮机的2倍;径向涡轮机的主要损失集中在喷管和转子非工作段,而轴向涡轮机则主要为转子处产生的二次流损失。通过变工况分析发现,轴向涡轮机更适用于低速比工况,但在同一转速下径向涡轮机效率更高。文中研究结果可为应用于UUV的S-CO_(2)系统动力主机的研制提供参考。

摘要：针对目前六维力传感器固有频率低、动态范围小的问题,设计了一种自预紧压电式六维力传感器结构,并对其性能进行了分析。建立了传感器动态理论数学模型,绘制了传感器灵敏度、固有频率与传感器结构参数变化相关的四维图谱,基于图谱法得到了传感器灵敏度和动态固有频率随传感器结构参数变化的规律。研制出了基于多组石英晶片的压电式六维力传感器并进行了性能测试,试验结果表明,所设计的六维力传感器固有频率为9.6 KHz,动态测量范围为3.2 KHz,大于弹性体式六维力传感器2 KHz以下的动态范围,验证了所设计六维力传感器具有更高的固有频率,更大的动态范围,可更好地满足高动态范围使用要求。

摘要：波浪条件下航行体高速入水的载荷特性是影响该类航行体总体方案及结构设计的关键因素。采用流体体积多相流模型和动网格技术建立高速入水数值模拟方法,通过试验验证计算方法的准确性和适用性,并分析入水角度和波浪参数等因素对高速入水轴向载荷的影响规律。结果表明:轴向冲击力系数峰值随着入水角度增大而增大,且与入水角的正切函数值呈线性关系;不同波浪相位改变了入水时刻航行体与自由面的实际夹角,90°、270°相位入水时轴向冲击载荷与静水面入水时差别不大,0°相位入水时轴向冲击载荷峰值最大且与静水面时相应入水角下的轴向冲击载荷基本一致,180°相位入水时轴向冲击载荷最小,但易发生跳弹现象导致入水失败;波浪环境下航行体的实际入水角应为入水点处波倾角与航行体姿态耦合值,其轴向力系数峰值可通过平静水面环境下入水冲击载荷峰值系数曲线插值获得。

摘要：水下活塞机动力系统模型以往需要试验才能得到。基于数值仿真方法研究活塞机做功过程,考虑过膨胀现象对活塞机输出性能的影响,建立活塞机指示功计算公式。由指示功拟合公式推出活塞机输出转矩,减去系统辅机消耗的力矩,结合完全气体状态方程得到水下活塞机动力系统模型。根据该模型设计仿真程序和半物理仿真实验对比。数学模型的仿真结果与半物理仿真试验结果相对最大误差为5.28%。研究结果表明,采用数值仿真和理论推导相结合得到的水下活塞机动力系统模型可以代替试验用于水下动力系统特性研究的初步验证。

摘要：为研究尾翼对超空泡流型发展及射弹流体动力的影响,在高速水洞中进行了通气条件下的超空泡射弹尾翼流体动力特性实验.首先基于高速水洞搭建了通气空化绕流实验测试系统,同时根据射弹基本外形,按照相似理论设计了尾翼测力实验模型,为改变空泡壁面与尾翼的相对位置关系,用以研究穿刺高度对射弹尾翼流体动力特性的影响,实验中采用调整空泡尺寸或模型安装姿态来改变尾翼穿刺高度,最后对实验方案的合理性进行了充分的论证.通过改变测试工况对超空泡射弹尾翼的流体动力特性开展实验研究,得到了不同穿刺条件下尾翼对空泡流型的影响规律及其流体动力特性.研究结果表明:尾翼穿刺空泡以后,在其顶部和侧面生成的二次空泡将显著改变主体空泡的形态,且随着穿刺高度的增加,尾翼对主体空泡的影响更加明显;尾翼的流体动力主要产生于前缘沾湿部位,且随着穿刺高度的增加升力系数和阻力系数均显著增加;在尾翼穿刺空泡的条件下,其阻力系数和升力系数随攻角的增大而线性增加.

摘要：利用稳态流程模拟软件PRO/Ⅱ,对中海石油惠州石化有限公司14万t/a丙烯酸装置主要工艺流程进行了系统地模拟计算,介绍了软件建模的热力学方法选择、主要单元中重要设备的模块选择、工艺建模过程及其参数设置,并利用所建模型对急冷吸收单元进行了部分优化。结果表明:PRO/Ⅱ软件能很好地模拟丙烯酸装置工艺,模拟值和设计值吻合度较高;为保证尾气中丙烯酸质量分数小于0.02%,急冷塔冷却器出口温度应控制在50℃;为确保丙烯酸水溶液的浓度要求和操作平稳性,反应冷却器出口温度应控制在205℃。

摘要：针对高精度三浮陀螺仪角度传感器要求尺寸约束不变的情况下进一步提升性能的需求,提出一种基于有限元分析的优化设计方法,避免了传统的磁路计算法需要多轮验证、效率低等问题。首先从变压器磁链方程出发推导建立了多级式动圈角度传感器的数学模型,确定了影响传感器灵敏度和激磁电流的主要设计指标:激磁绕组、输出绕组、气隙长度和工作半径,以及这些指标的取值范围。然后建立有限元参数化模型进行仿真,结合生产工艺情况给出了最佳的设计方案。实测角度传感器实验数据表明,所提出的设计方案使传感器灵敏度提高了35.8%,激磁电流变化控制在10%以内,满足角度传感器性能提升要求。所提出的基于有限元分析的角度传感器优化设计方法,具有工程参考价值。

摘要：研究了HAP三组元燃料的旋转燃烧室热分解过程中的振荡燃烧激励问题。根据燃烧机理,探讨了影响振荡燃烧的因素和稳定燃烧的条件,从系统的角度分别对三组元的比例变化和流量的变化两个方面进行了分析讨论,指出了引起燃烧室压力波动的原因是三组元的比例变化和系统振荡耦合。根据分析结果改进了实验系统中的有关关键部件。后续热分解试验消除了振荡燃烧现象,证明了分析的正确性。所提供的理论分析方法、分析结论和试验改进方案可以直接应用于产品设计和试验。

摘要：开式循环涡轮发动机系统由于其高工作性能、便于实现而在高速自主式水下航行器中得到广泛应用,但是该系统在大排气压强、低速运行时呈现出不稳定特性,使得控制系统的设计变得困难。为此建立了超大航深涡轮发动机系统的闭环控制数学模型,充分利用系统执行结构以及燃烧室压强的小惯性特征,以针对推进剂秒耗量进行控制律的设计取代通常的针对变量燃料泵排量的控制律设计。仿真结果表明闭环控制系统响应无超调,上升时间小于8s,控制品质良好,控制算法简单,主要参数可变动幅度为30%,鲁棒性强,控制系统整定容易,便于工程应用。

摘要：为了维持水下开式循环涡轮发动机系统的高性能和经济性,针对系统对于工况变化极为敏感的工作特点,计算了喷管在各种工况下的出口速度,分析了变转速、变压力条件下的涡轮输出转矩,建立了适用于系统优化和新型控制器设计的系统数学模型。以设计压力比为关键参数,取该模型的稳态特性,可得到由系统转速、航速、燃烧室压力、航深、推进剂耗量以及设计压力比构成的封闭代数方程,以多速制组合航程最大为寻优目标,可完成系统所有设计参数的优化。实践证明采用该模型可使系统经济性提高8%以上。