摘要：基于矩阵束算法,提出了一种从弧形阵列采集数据中获取复合材料圆管多模态周向导波频散数据的方法。首先根据留数定理,给出了频率域导波响应信号的多模态周向导波叠加公式,构建了阵列导波信号的Hankel矩阵;然后通过求解Hankel矩阵的广义特征值获取了导波的频散数据,给出了综合利用正向和反向接收弧形阵列处理结果降低频散数据中噪声的方法;最后,设计了碳纤维复合材料圆管中周向传播导波信号的测量实验,利用矩阵束方法获取了圆管周向导波的频散数据,并与采用半解析有限元方法模拟的理论频散曲线进行了对比分析。理论频散曲线与实验数据吻合良好,表明该方法具有很强的鲁棒性,即使采用空气耦合换能器作为发射接收阵列,也可以有效地从弧形阵列波形信号中获取周向导波的频散数据。

摘要：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%。

摘要：粘接界面应力状态是固体火箭发动机三维结构完整性分析的关键。首先在内聚参数松弛效应的基础上,建立了粘弹性PPR内聚力模型,构建了三维八节点内聚单元,推导了全局坐标系下单元变换矩阵,并进行了单元分离位移场的计算,结合八节点六面体等参单元,形成了单元内力矢量以及单元刚度阵。之后,以固化降温和点火增压两种典型工况为例,对发动机开展上述三维有限元分析。仿真结果表明,固化降温和点火增压两过程结束时,粘接界面上最大的切向内聚力分别为0.03 MPa和0.11 MPa,最大的法向内聚力分别为0.065 MPa和-0.348 MPa,均小于某发动机粘接界面的内聚强度。论文提出的基于三维八节点内聚单元的分析方法和研究结论可以为发动机粘接界面三维结构分析提供有利参考。

摘要：应变能释放率是粘弹性裂纹扩展判断的重要依据。为了解决低质量网格条件下的高精度粘弹性应变能释放率的数值计算问题,提出了裂纹尖端虚拟网格方法。在原始网格位移场基础上通过插值手段获得虚拟网格位移场、应力及应变场分布;基于虚拟网格信息并结合虚拟裂纹闭合方法,开展应变能释放率的数值计算。虚拟网格方法在应对裂纹扩展过程中任意复杂网格形式的同时,不再需要对原始裂纹尖端进行精细网格划分。两种典型断裂模式下的算例仿真结果表明,全积分形式的虚拟网格方法可以实现低泊松比条件下应变能释放率的高精度数值计算,相对误差均在5%以内。为了应对高泊松比下的断裂问题,设计了虚拟网格方法的缩减积分方案;缩减积分方案下的应变能释放率相对误差在1%左右,计算精度较全积分方案大幅提高。

摘要：采用数值模拟方法求解二维轴对称Navier-Stokes方程,对多个平移式和铰链花瓣式延伸出口锥喷管在级间热分离条件下的尾部流场进行了数值分析。结果显示,收拢状态下,受限于延伸锥壁面、发动机前封头及基础喷管外壁,尾部流场温度环境较恶劣;展开过程中,前封头边缘及延伸锥端部存在燃气回流,气动力变化剧烈,平移式喷管展开过程主要受气动力的阻碍影响,花瓣式喷管展开过程则受到燃气的正向推动作用。计算结果加深了2种延伸锥喷管的特性机理的认识,为发动机的热防护设计以及展开机构的驱动力设计提供了依据。

摘要：以针栓式阀门为对象开展了流场稳态仿真研究,分析了不同针栓头部截面半角、针栓开度值及出口压强下的马赫数云图差异,探究了推力、比冲、质量流率等指标的变化趋势。结果表明,针栓开度值与针栓头部截面半角越大,质量流率与推力越大,比冲越小,但上述指标的最终稳定值基本一致。不考虑阀门腔内压强变化,推力值与等效喉部面积大小成线性关系。针栓头部截面半角值越大,达到稳定值所需的开度值越小。

摘要：介绍了固体火箭发动机点火压强峰形成的原因,分析了固体发动机实测压强和预示压强产生偏差的因素,提出了一种工程适用的基于加质模型的计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,能够较准确地预示固体火箭发动机点火压强峰,特别是大长径比类固体火箭发动机。通过对比典型发动机的理论计算结果和试验数据,发动机点火压强峰预示误差减小至10%以内,对于发动机结构安全设计和整体性能的优化设计都有重要的指导意义。

摘要：基于颗粒表面反应模型模拟铝金属在水冲压发动机内的燃烧与流动过程,应用Fluent软件建立了铝基金属燃料水冲压发动机两相流反应模型,对某2次进水反应的水冲压发动机进行数值模拟,得到了发动机内流场的分布规律。对燃烧室温度、组分分布、颗粒相分布等结果进行了分析,结果表明,1次入水主要为铝/水反应提供氧化剂,铝/水反应产生大量的热量,使得燃烧室温度较高,2次入水的水液滴吸热汽化,形成水蒸汽,既降低了燃烧室的温度又为发动机提供了气相工质。

摘要：鉴于热塑性树脂基复合材料激光原位固化技术在武器装备制造领域的巨大应用前景,为促进激光原位固化复合材料成型技术发展,本文在对激光原位固化成型技术进行国内外的研究和应用总结基础上,对激光原位固化过程所涉及的机理进行了讨论,对激光原位固化实验研究进行了总结,对固化过程中的温度场仿真进行了论述,同时对该技术在航空航天领域的发展和研究方向进行了探讨。从机理研究、固化实验和温度场模拟3个方面对热塑性树脂基复合材料激光原位固化成型技术国内外的研究和应用情况进行回顾和总结,并探讨了激光原位固化技术的最新发展趋势。

摘要：大型固体火箭发动机是大型/重型运载的高性能动力装置,其发展一直备受世界主要航天大国的关注。介绍了大型固体火箭发动机的发展现状和趋势,分析了大型固体火箭发动机关键技术。最后,对我国研制大型固体火箭发动机提出了几点建议。