在大约30年的时间里,固体火箭电动机(SRM)的喷嘴将人造丝的航空航天级用作碳织物加固的前体,用于用作烧蚀性绝缘体的酚类复合材料。人造丝一直是行业的中流型,现代喷嘴设计一直取决于Car-bon,织物/酚类或石墨织物/酚类组合的特性。多年来,工业一直取决于唯一的源供应商。现有的供应商北美人造丝公司是该国最后尚存的人造丝制造商。像许多航空航天供应商一样,它受到国防采购中的削减的影响,并计划删除航空航天级人造丝的生产。目前,生产正在继续进行生命类型购买的订单。这些命令将在1996年底之前完成,届时,持续灯丝rayon的国内来源将消失。
3D 打印是一种增材制造技术,通过逐层软化热塑性长丝来快速创建 3D 模型。在使用 3D 打印技术制作物体时,有几个参数会影响打印物体的强度,包括打印速度和喷嘴温度。本研究旨在调查打印速度和喷嘴温度对使用 ABS 长丝打印产品的拉伸强度、几何形状和表面粗糙度的影响。打印速度分别为 30、40 和 50 mm/s,喷嘴温度分别为 235、245 和 255 o C。根据 ASTM D-638-02a 对打印样品进行拉伸试验。对尺寸为 30x30x40 mm 的打印样品进行表面粗糙度和几何形状测试。在垂直侧进行表面粗糙度和几何形状测试以检查层数和高度变化。结果表明,根据研究,最佳打印速度和喷嘴温度为 30 mm/s 和 255 o C,此时拉伸强度高达 33.52 MPa。
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收敛-发散 (CD) 喷嘴的优化对于整个航空航天工业的各种应用都至关重要 - 这些领域与 NASA 的使命密切相关。这项研究特别关注机器学习(特别是遗传算法)和计算流体动力学 (CFD) 软件在 CD 喷嘴几何优化问题中的应用。通过操纵三次样条连接的控制点的位置,可以创建一个开放的设计空间并驱动性能最佳的单个 CD 喷嘴产生通过欧拉方程计算的等熵流场 (Δ𝑆= 0.0𝐽𝑘𝑔𝐾)。本文产生的最佳情况对 Δ𝑆= 0.935𝐽𝑘𝑔𝐾 的局部最小几何形状进行了初始猜测。 395 万美元。该项目奠定的基础为进一步应用遗传算法优化 CD 喷嘴和其他亚音速/超音速流体组件打开了大门。
使用金属粉末原料的基于激光的直接能量沉积 (DED) 系统被认为是一种有前途的制造方法,因为它们能够缩短生产周期并制造复杂的零件几何形状。通过在同轴注入材料并使其凝固的同时用高功率激光束产生熔池来构建组件。大规模使用 DED 的障碍在于粉末收集效率差,在这种情况下,一部分注入的粉末会逸出熔池,导致打印材料质量与供应原料质量之比下降。已经观察到混合制造机床内 DED 系统上同轴喷嘴的磨损状态会随着时间的推移降低收集效率。本研究通过将流动可视化技术应用于现场过程监控格式、实施计算流体动力学 (CFD) 模拟和沉积测试来调查这种影响。识别和分类由于磨损而导致的喷嘴几何缺陷,并通过多种计算方法证明喷嘴尖端磨损(导致轴向尖端减少)对粉末收集效率的影响。发现集料效率与粉末流直径之间存在线性相关性,导致喷嘴尖端逐渐减小至 -1 毫米时效率损失 15-20%。这些结果为进一步研究粉末进料 DED 系统的磨损效应和零缺陷制造解决方案奠定了基础。
摘要。在此贡献中,引入了基于机器学习的平面喷嘴形状优化的方法。与标准深神经网络相比,提出的神经网络是使用高阶神经单元构建的。多项式结构以及各种激活函数被用作控制流动的强烈非线性Navier-Stokes方程的近似值。众所周知的NASA喷嘴的形状被选择为初始几何形状,该几何形状近似于第5阶曲线。di ff en ff几何形状。因此,该任务由具有定义成本函数作为目标的多变量优化组成,这些目标是通过在完全结构化的网格上执行的组合流体动力学(CFD)计算的。获得此优化的目标是获得几何形状,该几何形状符合喷嘴出口的所需条件,例如流场均匀性,指定的流动状态等。最后,比较了DI FF近似值的性能,并通过CFD计算验证了优化的最佳候选者。
爆炸的粉末定向能量沉积经过精心设计,用于精细分辨率添加剂制造处理。同轴粉末沉积头使用由外喷嘴指向的屏蔽气体的外层,以防止在粉末熔化过程中发生氧化。粉末爆炸的原料集水效率可能低至50-80%,而电线沉积系统的效率更接近98%。本研究评估了定向能量沉积喷嘴条件对集水效率的影响。通过粉末流的收敛性,已经发现总体外部屏蔽气喷嘴长度的变化可将材料使用效率提高10%。该实验的结果表明,对于同轴粉末沉积头设计,如果可以安全地降低僵持距离,则随着外部屏蔽气喷嘴的长度增加或隔离距离降低,可以提高粉末流域效率。
摘要 太阳能电池的性能随温度的升高而下降,热量会使输出效率降低 10–25%。工作温度在光伏转换过程中起着关键作用。电效率的提高取决于冷却技术,特别是安装在高温区域的光伏模块。模拟了在不同配置下运行的光伏板单喷嘴的冷却过程。模拟包含两部分:第一部分是流体撞击传感器正面的热力学研究。第二部分是两种玻璃盖的性能比较。从该模拟中得出的主要结果是,在 0.1–1.7 m/s 范围内的低冲击液滴节奏下,单喷嘴排列对增强冷却过程的效果。
在磁性喷嘴中研究了不稳定模式的存在。静电探针用于表征稳态的特性,探针对有偏见,用于在三个维度上测量波传播。在低流量和高流量条件下重复该实验。在这两种情况下都观察到了不一致的模式,并确定了较低的杂化漂移不稳定性的描述。在下游形成푚= 1模式的低流案例中也观察到低频模式。理论上,这波可能是抗漂移不稳定。异常碰撞频率是为每个波的定义的,并在电子横侧传输和推进器性能的背景下进行了讨论。发现不一致的模式在两种工作条件下在不同的电子种群中都具有很强的效果,但是在低流量的情况下,几个数量级强。低频模式的影响似乎显着少于抗漂移不稳定性理论下的不连贯模式。但是,观察到在上游区域中与不一致的模式相反,这意味着它可能诱导收敛的电子传输。讨论了这两种模式对结论和推力产生的含义。
摘要:激光金属沉积 (LMD) 工艺是一种增材制造方法,通过激光束与气体/粉末流的相互作用生成 3D 结构。流径、表面密度和焦平面位置会影响沉积轨迹的尺寸、效率和规律性。因此,准确了解气体/粉末流特性对于控制工艺和提高其在工业应用中的可靠性和可重复性至关重要。本文提出了多种实验技术,如气压测量、光学和称重方法,以分析气体和粒子速度、粉末流直径、其焦平面位置和密度。这是针对三种喷嘴设计和多种气体和粉末流速条件进行的。结果表明:(1) 粒子流遵循高斯分布,而气体速度场更接近于平顶分布;(2) 轴向、载体和整形气流显著影响粉末流的焦平面位置;(3) 只有整形气体、粉末流速和喷嘴设计会影响粉末流直径。然后对三个喷嘴分别进行具有 RANS 湍流模型的气体和粉末流的 2D 轴对称模型,结果显示与实验结果具有良好的一致性,但压力测量对气体速度的估计过高。