高温高压大口径火炮膛口噪声场分布特性研究

为了研究高温高压大口径火炮炮口噪声特性,对火炮炮口流场进行了非稳态数值模拟,根据其结果确定声源面并通过FW-H方程求解炮口周围的声压级分布,分析大口径火炮炮口噪声场分布规律。研究表明,当角度一定时,声压级随着离炮口距离的增大而增大;炮口流场最大噪声主要分布范围为50°～60°,具有很强的指向性。     

气动式迫击炮在发射过程中的气体流失计算

根据气动式迫击炮内弹道的特点,建立气动式迫击炮在发射过程中气体流失模型;推导气体迫击炮在发射过程中气体泄漏量的解法;发现气体流失总量与身管长度成线性关系;并结合实际应用,对气体迫击炮在发射过程中的气体流失进行分析计算,有利于气动式迫击炮的优化。     

基于HyperWorks的火炮身管模态分析

改变火炮身管长径比可以提高发射弹丸的初速和火炮的威力,同时也会使身管的振动特性发生改变。为了研究火炮身管振动特性对火炮射击精度的影响,建立火炮身管的有限元结构模型。通过Hyper Works软件对身管进行结构模态分析,求解得到身管在约束条件下的各阶固有频率和主振型。在此基础上,分析各种外界激扰与身管振动响应的匹配关系。该模型的建立为坦克炮身管的动力响应分析和进一步结构优化提供了理论参考依据。     

温室滴灌系统支管水力性能影响因素试验研究

通过室内试验研究分析了入口压力、支管长度、毛管间距3个因素对滴灌系统中支管水头损失及沿程压力分布的影响。结果表明:支管上的水头损失随着支管长度和入口压力的增大而增大,随毛管间距的增大而减小,但入口压力增大也同时使得支管沿线压力分布更为均匀。毛管间距0.6、0.9和1.2m条件下,满足水力偏差要求的支管最大铺设长度分别为20、40和60m。支管沿程压力分布曲线服从三次多项式关系,R2均在0.99以上。对支管上水头损失的构成进行了分析,表明局部与沿程水头损失之比fc随支管长度的增加、毛管间距的减小而增加,部分工况下fc会超过1;fc随首部压力的变化较为复杂,与具体的管网铺设s条件相关。多孔系数与来流条件有关,利用克里斯钦森公式计算出的多孔系数比实际值略微偏大,入口雷诺数从22 707增加至50 846时,克里斯钦森公式计算值与实测值之比从1.107降至1.068,表明入口雷诺数越大,克里斯钦森公式的计算精度越高。     

坦克火炮身管振动环境下的刚强度分析

越野路面作为仿真工况,在不同速度下对模型进行仿真,分析了坦克在行进过程中的振动响应特性以及身管的变形及受力特性。为了研究坦克在越野路面上行驶时身管的刚强度特性,对身管进行有限元分析,建立坦克-火炮身管刚弹耦合系统动力学模型,仿真分析结果表明:振动环境下,身管和炮尾联接的末端应力最大,易发生断裂;所建刚弹耦合仿真模型能够较好地用于预测火炮身管变形及受力。     

微润管灌溉技术参数试验研究

以微润管为试验材料,设置裸露式和地埋式2种处理,研究了不同土壤质地和首部供水压力条件下微润管的合理铺设长度、出水量以及土壤水分分布情况。结果表明,不同土壤质地下,微润管出水量与管中水压均呈线性关系,单位长度出水量随管段压力的增加而增大,极限铺设长度随首部压力增大而增大。试验条件下,地埋式微润管周围稳定土壤含水率为18%~21%,基本保持在土壤田间持水率的70%~90%,说明间距60cm是较为合理的布设方式。     

基于管嘴出流规律的水击边界条件 数值模拟

为研究阀门关闭瞬间产生的水击压力,以管嘴出流规律来确定阀门断面的水头和流量的关系,并结合特征线方程,以水击实验台为模型,用MATLAB编程进行水击模拟计算.结果表明:阀端压力随阀门关闭先迅速上升,0.36 s达到最大值,之后压力又迅速下降;随着时间的增加,阀端压力不断重复上升到峰值然后又下降,但其最大压力都小于第1个峰值.将其与水击实验台的试验结果对比分析,验证了管嘴出流模型以及计算程序的准确性.故在简单的有压管道中,当管道末端为阀门时,可以按照管嘴出流规律来建立边界条件.在此基础上依次取阀门关闭时间为1.0,2.0,3.0,4.0,4.8 s,模拟了阀门关闭时间对最大水击压力的影响.结果显示,阀门关闭时间对水击压力有很大影响:关阀时间越长,产生的最大水击压力越小,但随着阀门关闭时间的延长,水击压力的减小幅度会越来越小.     

温室滴灌系统支管水力性能及简化计算研究

我国温室产业近年来发展迅猛,由于面积、种植结构与密度等与大田差异较大,沿用大田滴灌系统的设计方法已不适宜,需要根据温室的具体条件确定设计方法。根据我国普通单栋温室情况,通过室内试验研究分析了入口压力、支管长度、毛管间距3个因素对滴灌系统中支管沿程压力分布的影响。结果表明:支管沿程压力分布的均匀性随支管长度的增加、毛管间距和首部压力的减小而降低。结合滴头的水力特性参数得出支管上的最大允许压力偏差为30.85%。毛管间距0.6、0.9和1.2m条件下,满足水力偏差要求的单栋温室支管最大铺设长度分别为20、40和60m。运用量纲分析方法将影响支管水头损失的基本量导出为3个无量纲量υd/ν、υ2/(g d)和L d/s2,通过多元回归建立支管水头损失的经验预测模型(R2=92.4%)。分析了支管能坡曲线的函数形式,回归得到了支管水头损失比和沿程压力分布模型。以上模型预测值与实测数据拟合效果良好,可用于温室滴灌系统水力计算及规划设计。     

高海拔下ZGB空化模型的修正及其对水翼空化的影响

空化模型在流体机械的研究和设计中必不可少,但目前缺乏对适用于高海拔工况的空化数值模型的研究。首先基于Zwart-Gerbera-Belamri空化模型,分析和推导了气泡初始半径、气核体积分数等模型中关键参数关于海拔高度的关系式,使模型适用于高海拔环境。然后将数值计算结果与相应实验数据进行了对比,验证了模型的适用性。最后针对NACA0009水翼,在0～5 km海拔高度下,使用修正后的空化模型进行了数值计算。结果表明：相同工况设置下,随着海拔高度的增加,环境气压降低、气核体积分数降低、气泡初始半径增加、压力面最大压力系数基本不变、吸力面最小压力系数略微增加、空穴长度显著增加,当海拔为5 km时,空穴长度增加到约弦长的81%,空穴长度增长率随海拔高度的增加而增加,在4 km处达到峰值0.17后开始降低。     

双吸泵系统开阀过程瞬态特性数值模拟

采用SST-SAS湍流模型,对一双吸离心泵闭式系统中泵启动和阀门开启两阶段的瞬态流动进行非定常数值模拟,研究了瞬态扬程、蜗壳内压力脉动及叶轮径向力等瞬态特征的变化规律。结果表明:泵启动阶段的瞬态扬程预测值与试验结果吻合良好;与稳态计算结果相比,瞬态开阀过程流动模拟所得扬程预测值与试验结果更为接近;不同开阀时间对泵的瞬态特性有重要影响,随着开阀时间增加,泵的瞬态流量明显增加,瞬态扬程变化不大;开阀过程中,蜗壳上各监测点的压力脉动呈周期性变化,其频率主要为叶片通过频率,蜗壳隔舌处压力脉动幅值变化最为剧烈;叶轮径向力随阀门开度增加而减小,在叶轮旋转周期内,叶轮径向力呈现以叶片通过频率为主频的周期性变化规律。     

一种非火药驱动气体炮实用内弹道方程及应用

依据空气炮的工作原理及特点,利用气体能量方程,对非火药燃气驱动的气炮,推导出实用内弹道方程数学模型,并结合实际应用,对其发射的理论参数进行分析及简化处理。通过试验结果对比表明,这种方法可以快捷、方便、准确地应用于气体炮的设计和工程开发。     

微润管出流特性和流量预报方法研究

为探明影响微润管流量的主要因素,确定微润管压力与流量关系,通过田间试验,研究不同土壤初始质量含水率(13.83%、15.49%、16.27%、17.72%)和不同土壤容重(1.18、1.21、1.24、1.26 g/cm~3)条件下不同压力水头(0、0.1、0.3、0.7、1.1、2.1 m)对微润管流量的影响。结果表明:微润管流量随土壤质量含水率变化有一定的自我调节作用,但微润管流量受土壤质量含水率变化影响较小,自我调节时间约为44 h。随着灌水时间增加,微润管流量呈先快速增加再减小后趋于稳定平缓的趋势,灌水后约48 h趋于稳定状态。工作压力、土壤容重和初始质量含水率均对微润管流量有显著影响,在一定工作压力范围内(0~2.1 m水头),压力与流量呈显著性线性关系(P0.05),模型决定系数R~2大于0.85,随土壤初始质量含水率与容重增加,微润管流量呈减小趋势,微润管流量变化对工作压力的敏感度逐渐下降;在压力与流量线性回归模型中微润管的流量系数和压力为零的流量b均非单纯由产品自身特性决定,土壤初始质量含水率和容重与流量系数呈显著负相关关系(P0.05),容重与压力为零的流量均存在显著负相关关系(P0.05),可用土壤初始质量含水率和容重确定流量系数和压力为零时的流量值,最终实现微润灌出流预报。通过灰色关联分析发现,压力是影响微润管流量的最主要因素,土壤容重次之,土壤初始质量含水率对微润管流量影响最小。     

基于图像处理技术的炉窑内生物柴油火焰特性研究

通过高速摄影利用图像处理技术研究生物柴油在炉窑内的燃烧火焰特性,分别对火焰体积、形状和结构、长度进行了研究。结果表明：增大空气过剩系数α,火焰体积逐渐减小,火焰变形越来越严重;增加雾化压力p,火焰体积先增大后减小,火焰变形越来越严重,火焰结构越来越分散;对火焰实际长度进行计算,在0.2s时间内火焰长度波动范围很大,呈现出突增与突降的规律,存在“脱焰过程”。火焰长度与空气过剩系数α成反比,随着雾化压力p的减小,火焰长度曲线变化趋势平缓。     

基于响应面法的超声振动压缩玉米秆颗粒的抗粉碎率模型

超声振动辅助压缩制粒是一种新型的制粒方法,与传统的制粒方法相比,其具有不使用高温蒸汽、高压和粘结剂等优点。颗粒的抗粉碎率是测量颗粒质量的重要物理性质。运用响应面法建立颗粒抗粉碎率的二阶多项式模型,研究输入变量(压缩时间、超声功率和压力)对颗粒抗粉碎率的主要影响和交互影响。对于不同水平的超声功率,当超声功率控制在16.5%,25%,37.5%时,颗粒的抗粉碎率随着压缩时间的增加(30~60s)而增加。当超声功率控制在50%和58.5%时,颗粒的抗粉碎率随着压缩时间的增加先增加后降低;对于不同水平的压力,当超声功率从25%增加到50%时,颗粒的抗粉碎率随着超声功率的增加而增加;对于不同水平的压缩时间,当压力从25psi增加到44psi时,颗粒的抗粉碎率随着压力的增加而增加。并将预测的结果和实验结果进行对比,预测得到的压缩时间,超声功率,压力和颗粒抗粉碎率的关系趋势与实验所得的具有一致性。结果表明建立的模型能较好地预测颗粒的抗粉碎率。     

水泵水轮机转轮区域脉动特性分析

为了揭示水泵水轮机转轮区域压力脉动特性,选取模型水泵水轮机为对象.基于Realizable k-ε湍流模型,对模型水泵水轮机不同运行工况进行三维非定常数值计算,研究水泵水轮机在不同水头下带部分负荷时转轮区域的脉动特性.研究结果表明:30%负荷情况下,随着水头的增加转轮区压力脉动逐渐剧烈;在1个周期内,转轮上冠的压力脉动在时域特性上呈现周期性变化,而转轮出口轴线和与尾水管交界面处压力脉动在时域上相对紊乱;转轮上冠处压力脉动从进口边到出口边逐渐增大,其主频都为叶频,转轮出口边轴线上压力脉动都属于低频脉动,沿着负Z轴方向压力脉动幅值逐渐减小,转轮与尾水管交界面上压力脉动主频随着水头的增加逐渐减小,幅值的变化规律却相反.     

阀门小开度对突扩管流下游脉动压力特性的影响

为了分析阀门开度对变截面管流下游脉动压力特性的影响,提高管路水流的稳定性和输送效率.进行了不同阀门开度对突变截面圆管下游流动的脉动压力特性试验,以清水为流体,并以不同阀门开度和距突扩距离的长短为变量,测试了突扩管流不同位置的脉动压力幅值.研究结果表明:变截面管流下游流体脉动压力过程曲线具有随机平稳特性,使用阀门调节流速会使各点脉动压力周期变长;阀门会使变截面管流下游产生50 Hz左右的脉动压力,流体脉动压力幅值与阀门开度正相关;随着距突扩距离的增加,流体压力脉动强度先增大后减小;随着阀门开度的增加,脉动压力能量分布频域逐渐变宽,流体流过突扩后的脉动压力恢复长度变长.     

园林喷灌系统支管管径优化研究

根据园林喷灌系统多采用多孔口出流变径支管的特点,以支管的分段管径和分段长度为决策变量,以支管投资最小为目标函数,以长度约束、压力约束和非负约束为约束条件,建立了园林喷灌系统支管管径优化的数学模型,阐述了采用遗传算法求解该优化模型的步骤.将优化模型和优化方法应用到工程实例中,达到了在满足灌溉均匀度要求的前提下节省工程投资的目的.     

水动式比例施肥泵大田性能影响因素试验研究

水力驱动式比例施肥泵具有运行稳定、精准施肥的优点,在微灌系统中应用广泛。滴灌系统中为了达到设计要求的灌水均匀度,滴灌管入口压力应不低于设计压力,在维持滴灌管入口压力稳定的基础上,结合大田膜下滴灌系统进行了水力驱动式比例施肥泵的性能试验,分析了施肥泵入口流量、吸肥比例、滴灌管入口压力对吸肥量及管道内肥液浓度的影响。结果表明:施肥泵入口流量随着滴灌管入口压力的增大而变大,吸肥比例对入口流量基本没有影响;吸肥比例设定在2%～4%时,实际所需的施肥时间与设定时间相比增加了近1/4,吸肥比例和滴灌管入口压力都较大时易发生堵塞,侧翼迷宫式滴灌管整体稳定性不如内镶贴片式滴灌管;在大田滴灌运行时较大毛管入口压力与较大吸肥比例配合施肥精度较低,不宜采用。     

液环式航空燃油离心泵自吸性能

基于Mixture模型对液环式航空燃油泵进行自吸阶段的非稳态数值计算,研究自吸过程中燃油泵内气液两相分布的变化过程,对不同时刻下燃油泵内部含气率、气液两相分布、压力及速度流线、熵产率和湍动能变化规律进行分析.结果表明：燃油泵的吸气和排气主要集中在自吸过程的前期和中期;随着自吸时间的增加,各监测面的含气率逐渐降低,当自吸时间为3.00 s时,蜗壳出口含气率接近于0,自吸过程结束;泵内压力随相对距离的增加而增大,泵内同一相对距离平面压力随自吸时间的增加而增大;在气液混合时,高速区域主要集中在叶轮中间流道和蜗壳壁面处,低速区域则集中分布在隔舌附近和导叶出口;随着自吸过程的进行,泵内湍动能和熵产率也随之增大,泵内能量损失增大,主要集中在叶轮叶片、导叶叶片和蜗壳出口处.     

痕量灌溉管埋深对披碱草密度、高度和生物量的影响

以披碱草为试验材料,在其他条件保持不变、保水剂采用混施方式的情况下,研究了痕量灌溉管不同埋深对披碱草生长密度、高度及生物量的影响。试验结果表明,披碱草生长密度随时间变化不明显,而随着痕量灌溉管埋深的增加而产生增加的趋势,其高度和生物量均随着时间和痕量灌溉管埋深的增加而增加,但增速越来越小;在混施保水剂的前提下,痕量灌溉管埋深25cm时,披碱草的长势最好。