周禹
- 作品数：10 被引量：8H指数：1
- 供职机构：中国运载火箭技术研究院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国防科技重点实验室基金国防科技工业技术基础科研项目更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术理学一般工业技术交通运输工程更多>>
- 多孔氮化硅气密涂层技术研究被引量：1
- 2022年
- 多孔氮化硅陶瓷具有高比强、高比模量、高耐温、抗氧化、耐磨损、低介电性能的特性,可作为一种陶瓷基透波材料应用于飞行器天线罩。为防止高温气流进入飞行器内部,需对多孔氮化硅孔隙结构进行封闭。本工作制备出主要含有α-Si _(3)N _(4)和β-Si _(5)AlON _(7)两相结晶、厚度约为20μm的气密涂层。为验证涂层气密性,对其进行了气体泄漏测试实验和电弧风洞实验。结果表明:在高温气压环境下,气密涂层可保证多孔氮化硅无气密泄漏,实现了多孔氮化硅气密改性设计;在高速气流冲刷下,气密涂层表面完好,无剥脱现象。气密涂层技术可解决飞行器飞行气动加热环境下多孔氮化硅天线罩的气密问题,对其推广应用具有较大价值。
- 阚国锦林朝光刘波周禹张晓晨
- 关键词：多孔氮化硅天线罩风洞
- 高温空气热化学物理计算模型研究被引量：1
- 2021年
- 对于大气层内高速飞行器,其周围空气受到强激波压缩而温度急剧升高,引起空气分子发生激发、离解、电离、复合等作用形成多组元混合气体,这种多组元混合气体的热物性参数是气动力热和电磁仿真的基础.本文针对N_(2)-O_(2)-Ar空气体系,在局域热动和局域化学平衡假设下,建立了考虑18种化学反应22组元的混合体系热化学物理计算模型,模拟了高温空气的组分浓度以及焓和比热等热力学性质,研究了高温空气的离解、电离、复合等化学反应以及焓和热容等物性参数随温度和密度的演化规律,发现了空气稀薄程度的增加有利于化学反应的发生以及因高温引起化学反应导致的热容和比热比波动变化现象,并对飞行器高速飞行时驻点处的空气组分、压缩比、温度、热容以及比热等参数随飞行速度的变化给出了预测.这些结果和规律性的认识有助于更好地了解高速飞行器周围稀薄空气因强激波压缩产生高温诱导发生的物理化学反应、现象及作用机理.
- 杨光檀妹静聂春生李宇周禹李潞宁于明星顾云军陈其峰
- 关键词：高温空气热化学模型热物性
- 新型长时热流测量装置的研制及应用
- 2020年
- 目的设计一种新型热流测量装置,使传感器满足长时间热流测量的需求,且传感器外表面可以适量打磨,与飞行器的气动外型面完好随型。方法采用铜和钢作为备选材料,施加相同的表面热流边界,对比敏感端内外壁温差情况。优化热流辨识传感器传热路径、敏感端厚度,通过有限元模型分析打磨对热流辨识结果的影响。基于优化结果,研制出热流测量装置,并通过地面试验验证该装置的有效性。结果从热响应获取时间延迟角度来看,Cu比钢具有较大的优势。综合考虑敏感端外表面需要与飞行器外表面随型打磨,选用5 mm的厚度具有一定的安全可靠性。敏感端的适度打磨基本不影响温度测量结果。辨识获得的热流数据与实际控制热流吻合较好,最大偏差约15%。结论成功研制了热流测量装置,并通过地面热试验证明了热流测量的有效性。
- 刘国仟李宇刘宇飞徐晓亮崔占中周禹
- 关键词：传感器飞行器
- 防热环对空气舵舵轴流动及气动加热影响
- 2022年
- 空气舵缝隙内的舵轴是高速飞行器受热最严酷的部位之一。为减小舵轴的防热压力,通过在舵轴周围设计防热环,将舵轴的高热流区转移到防热环,大幅减小舵轴的气动热载荷,从而有效实现舵轴承力功能和防热环承热功能的分离。通过数值计算和试验研究分析了舵轴防热环的降热效果与机理,获得以下结论:通过有无防热环方案的仿真和试验对比,表明了增加防热环能够明显降低舵轴热环境;通过对舵缝隙内外流动的细致分析,给出了舵轴防热环通过转移高热流区降低舵轴热流的降热机理;通过不同舵偏和不同流态有无防热环方案数值计算的对比表明了防热环对舵轴热流的降低作用具有广泛适用性。
- 聂亮李宇刘宇飞袁野刘国仟周禹
- 关键词：空气舵气动加热
- 整流帽布局对全动舵附近流动结构及热环境分布规律的影响被引量：1
- 2021年
- 基于局部外形优化改善空气舵附近区域局部热环境,可明显提升高马赫数飞行器热防护系统在恶劣环境下的适应性和生存能力。整流帽的应用作为高马赫数飞行器全动舵流动与气动热特性优化的有效手段,在近年来备受关注。建立一种适用于高马赫数完全气体可压缩流动的数值模拟方法,采用该方法开展整流帽布局及几何参数对全动舵附近流动结构及热环境分布规律的影响研究,并通过带整流帽布局的平板-全动舵模型激波风洞测热试验对数值模拟方法的准确性进行验证。结果表明:高速来流流经整流帽时将产生激波减速,在整流帽下游激波迅速膨胀分离,空气流动速度和加热能力均显著降低;从整体上看,设置整流帽能够显著降低整流帽展向宽度范围内的全动舵及附近平板气动热环境;随着整流帽楔角减小,全动舵气动加热整体呈恶化趋势;随着整流展宽增加,全动舵气动加热进一步减轻。
- 檀妹静杨光李宇周禹曹占伟闫昊檀姊静
- 关键词：热环境数值模拟
- 纯碳/碳材料烧蚀对飞行器等离子体流场的影响被引量：1
- 2021年
- 高速飞行器表面的防热材料在气动加热产生的高温下会分解烧蚀,烧蚀产物进入空气边界层流场后,与流场中的高温空气进行复杂化学反应,对飞行器周围空气流场中组分浓度和等离子体分布产生影响。通过高频等离子体风洞,采取高频感应加热的方式产生超音速高温气流,在相同外形的纯碳碳材料模型和铜制水冷模型周围形成高温绕流流场。利用朗缪尔探针对距离模型不同高度位置的电子数密度进行测试,试验结果表明:当纯碳/碳材料模型处于明显的烧蚀状态时,烧蚀产物会对流场中的电子数密度产生影响,电子数密度低于铜质水冷模型纯空气绕流流场的电子数密度;纯碳/碳材料模型的多个试样在发生烧蚀后的流场电子数密度均随着质量烧蚀速率的增加而减小;纯碳/碳材料烧蚀产物仅影响距离壁面一定距离流场的电子数密度,远离壁面的流场中电子数密度与纯空气流场接近。
- 聂春生袁野周禹黄建栋陈轩张青青
- 关键词：烧蚀
- 飞行器热解炭化材料烧蚀产物对等离子体流场的影响规律被引量：4
- 2022年
- 高速飞行器表面防热材料在气动加热产生的高温下会热解烧蚀,烧蚀产物进入空气边界层流场后,与流场中的高温空气发生复杂化学反应,对飞行器周围空气流场中组分浓度和等离子体分布产生影响。基于求解热化学非平衡Navier-Stokes方程,建立耦合烧蚀壁面的三维等离子体流场计算方法。理论预测电磁衰减测量项目第2次飞行试验(RAMC-II)的等离子体流场,并与飞行试验数据进行比较,验证方法的可靠性。针对升力体飞行器,分析表面材料烧蚀对等离子体流场的影响规律。结果表明:升力体头部流场的电子数密度最高,飞行器身部区域的电子密度相比头部会降低约2~3个量级,对等离子体流场贡献最重要的离子是NO^(+)和N^(+);烧蚀产物进入流场会使激波的脱体距离变大,等离子体层厚度增加;随着流动向下游发展,飞行器身部的烧蚀速率降低,但烧蚀产物对等离子体流场的影响范围变大,飞行器身部流场的电子数密度会有一定升高;随着马赫数增大,烧蚀速率变大,壁面材料烧蚀影响更加显著,其中驻点线的峰值电子数密度改变较小,但飞行器身部对称面的电子数密度会显著增大;对于成分存在差异的同一类型防热材料,烧蚀产物进入流场后对激波脱体距离和峰值电子数密度的影响存在差异。
- 聂春生杨光聂亮周禹赵良
- 超声速主流下非稳态相变发汗冷却过程研究
- 2024年
- 本文基于“分区建模,界面耦合”的计算技术,对飞行器外部超声速流动过程及防热结构内部以水为工质的发汗冷却过程建立了数值模型,实现了对内外部发汗热质输运过程的耦合求解。结果表明:防热系统表面非均匀非定常的热流分布导致发汗工质发生局部气化,并引发工质分布出现失均现象。随着服役过程的进行,该现象具有内生性的加重趋势。服役30 s后,远来流侧冷却工质流量的峰值高于入口流量的9.1倍,低流量的气相工质区域面积占发汗多孔材料表面积的76%以上。工质液相区域溢出流量上升使发汗多孔材料表面局部形成热导率较高的液膜,降低了发汗结构隔热能力,液相区表面热流(约为0.15MW·m^(-2))略高于气相区域(约为0.11 MW·m^(-2))。然而,气相工质的冷却能力低,气相区域的升温速率远高于液相区,因此必须发展冷却工质流量调控策略以消除工质气化的影响。
- 戴嘉鹏周禹李冬曹占伟李明佳
- 关键词：发汗冷却热防护
- 一种参数化气动外形数模及结构网格自动生成方法
- 本发明属于飞行器气动外形优化设计技术领域，具体涉及一种参数化气动外形数模及结构网格自动生成方法。包括如下步骤：获取需优化飞行器的理论外形描述，定义外形参数；编写外形生成程序；采用脚本记录的方法记录对软件的操作，在后续重复...
- 苗萌周禹赵晓利闵昌万
- 文献传递
- 一种参数化气动外形数模及结构网格自动生成方法
- 本发明属于飞行器气动外形优化设计技术领域，具体涉及一种参数化气动外形数模及结构网格自动生成方法。包括如下步骤：获取需优化飞行器的理论外形描述，定义外形参数；编写外形生成程序；采用脚本记录的方法记录对软件的操作，在后续重复...
- 苗萌周禹赵晓利闵昌万
