2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、近年來(lái),隨著載人航天和深空探測(cè)的需要,對(duì)液體運(yùn)載火箭的推力提出了越來(lái)越高的要求。用作推進(jìn)劑的低溫流體在流經(jīng)推進(jìn)系統(tǒng)時(shí)容易發(fā)生空化,使得內(nèi)部流場(chǎng)變得不穩(wěn)定而引起強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng),從而降低了液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和推力性能。用作推進(jìn)劑的液氫和液氧等熱力學(xué)敏感流體介質(zhì)在空化過(guò)程表現(xiàn)出明顯的熱力學(xué)效應(yīng),使得空化流動(dòng)變得更加復(fù)雜。因此,掌握預(yù)測(cè)熱力學(xué)敏感流體空化流動(dòng)特性的數(shù)值計(jì)算方法以及獲得熱力學(xué)效應(yīng)對(duì)空化流動(dòng)影響機(jī)理具有重要理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本

2、文采用數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法,開(kāi)展了熱力學(xué)敏感流體定常和非定??栈鲃?dòng)三維數(shù)值模擬研究,主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
  基于均質(zhì)平衡流模型,建立了計(jì)算熱力學(xué)敏感流體空化流動(dòng)問(wèn)題的基本數(shù)學(xué)模型和數(shù)值方法。通過(guò)CEL(CFXExpression Language)語(yǔ)言對(duì)CFX軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),將液氫、液氮以及氟化酮流體介質(zhì)的物理屬性隨溫度變化的關(guān)系函數(shù)引入到求解軟件中,在能量方程中通過(guò)添加能量源項(xiàng)的方法考慮了汽化潛熱的影響。同時(shí)

3、將空化模型和湍流模型添加到CFX求解器中,并與基本控制方程耦合,形成了計(jì)算空化流動(dòng)問(wèn)題的基本數(shù)值方法。
  基于熱力學(xué)敏感流體定常空化流動(dòng)特點(diǎn),評(píng)價(jià)了修正經(jīng)驗(yàn)常數(shù)和引入熱力學(xué)效應(yīng)的空化模型對(duì)熱力學(xué)敏感流體空化流動(dòng)的適用性,建立了計(jì)算熱力學(xué)敏感流體定常空化流動(dòng)的三維數(shù)值模擬方法。針對(duì)三種常用的空化模型,修正蒸發(fā)常數(shù)和凝結(jié)常數(shù)后的Zwart空化模型和Merkle空化模型在預(yù)測(cè)空化流場(chǎng)溫度和壓力方面優(yōu)于Kunz模型,但是數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試

4、驗(yàn)數(shù)據(jù)仍有一定的差異?;谄簝上嚅g的熱擴(kuò)散方程和能量方程給出了考慮熱力學(xué)效應(yīng)的修正Zwart空化模型,改進(jìn)后的Zwart空化模型實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱力學(xué)敏感流體定??栈鲌?chǎng)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。
  基于本文建立的計(jì)算定??栈鲃?dòng)數(shù)值方法,開(kāi)展了不同熱力學(xué)敏感流體定??栈鲃?dòng)特性研究,掌握了空化熱力學(xué)效應(yīng)影響機(jī)理。通過(guò)對(duì)液氫、液氮繞圓頭水翼和尖頂拱模型開(kāi)展的三維定常空化流動(dòng)計(jì)算分析,獲得了空化流場(chǎng)溫度、壓強(qiáng)、混合區(qū)液/汽體積分?jǐn)?shù)、兩相間質(zhì)量轉(zhuǎn)化率以

5、及典型熱力學(xué)參數(shù)變化特性,給出了流體介質(zhì)物理屬性對(duì)空化流場(chǎng)特性影響規(guī)律,揭示了空化熱力學(xué)效應(yīng)影響機(jī)理。
  基于空化湍流流場(chǎng)流動(dòng)特點(diǎn),對(duì)PANS湍流模型中控制參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析,建立了計(jì)算熱力學(xué)敏感流體非定??栈鲃?dòng)的三維數(shù)值模擬方法。通過(guò)減小PANS湍流模型中的控制參數(shù),實(shí)現(xiàn)從雷諾時(shí)均化RANS方法到直接數(shù)值模擬DNS方法的過(guò)渡,改善了對(duì)空化流場(chǎng)湍流粘度和小尺度旋渦的描述。通過(guò)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,驗(yàn)證了改變控制參數(shù)的PANS湍流模

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