本研究涉及光束-目标相互作用模拟的开发和验证,以确定给定目标几何形状、表面辐射强度和自由流条件的目标温度分布随时间的变化。通过数值和实验研究了湍流超音速流动的影响。实验在弗吉尼亚理工大学超音速风洞中进行,喷嘴速度为 4 马赫,环境总温度,总压力为 1。1 × 10 6 Pa,雷诺数为 5 × 10 7 / m。目标由涂成平黑色的 6.35 毫米不锈钢板组成。用 300 瓦连续光束镱光纤激光器照射目标,产生 4 毫米高斯光束,光束直径为 1.08 微米,距前缘 10 厘米,其中存在 4 毫米湍流边界层。吸收的激光功率为 65、81、101、120 瓦,最大热通量在 1035 至 1910 W/cm2 之间。使用中波红外摄像机测量目标表面和背面温度。还使用八个 K 型热电偶测量背面温度。进行了两次测试,一次是流动,另一次是流动。对于流动情况,隧道启动后开启激光器,流动达到稳定状态。对于流出情况,板以相同功率加热,但没有超音速流动。通过从流出温度中减去流动温度可以看到冷却效果。此温度减法有助于消除偏差误差,从而显着降低整体不确定性。使用 GASP 共轭传热算法模拟 81 和 65 瓦的实验。大多数计算都是使用 Spalart-Allmaras 湍流模型在 280、320 单元网格上进行的。进行了网格收敛研究。与 65 瓦的情况相比,81 瓦的情况显示出更多的不对称性,并且在上游发现了一个冷却增加的区域。通过热电偶和红外温度测量也可以看到背面的不对称性增加。对于流出的情况,计算低估了表面温度 7%。对于 65 瓦和 81 瓦的情况,靠近中心的表面冷却都被低估了。对于所有功率设置,对流冷却都会显著增加达到给定温度所需的时间。
简介 正如我们今天的理解,“颗粒小行星”或“重力聚集体”是一种自然形成的天体,它是由离散的固体成分聚集而成,这些成分通过自身的重力、内聚力和附着力 1 结合在一起。DART 对小行星 Dimorphos 的撞击是超音速的,除了改变其轨道外,还使其处于不同的自旋状态。这些能量应主要通过小行星粒子之间的摩擦和它们的重新排列而消散,直到达到新的低能量结构。在本文中,我们想要了解具有相同动量的撞击者是否能对自引力体造成相同的“损害”或提供相同的“推力”,以及传递给系统的能量是如何消散的。我们将使用 Soft-Sphere DEM 代码 [1、2、3、4、5、6、7] 进行这项研究,因为我们知道一旦达到超音速撞击速度,结果将变得不切实际。然而,在达到该极限之前,观察目标的动态行为是否会出现任何趋势将会很有趣。
旋转爆震火箭发动机 (RDRE) 在航空航天和国防应用中备受关注,因为它们依赖于爆震,而不是爆燃。在爆震或增压燃烧中,火焰是超音速的,热量通过增压和释放循环释放,该循环的温度和压力都随时间变化。由于燃烧的局部化及其在一系列入口条件下的相对稳健性,热流道可以变得非常紧凑,这是经常被忽视的系统优势。这种压缩流道成为 SWAP 的优势,可以通过多种方式加以利用,例如增加燃料空间以增强系统范围。本提案涉及创新设计解决方案的设计、分析和制造演示,使爆震发动机能够使用非腐蚀耐火材料,这被认为是开发可重复使用的高热通量旋转爆震火箭发动机的一步。与目前的铜基材料相比,该技术将提供更高的最高使用温度和更好的热化学抗性。这一先进概念将在第一阶段工作计划中通过完成以下任务进行演示:定义设计要求;选择材料和开发属性数据库;设计和分析;制造简单的演示硬件;以及报告和交付。这项拟议工作的重要性在于提供更强大的 RDRE 组件,从而延长使用寿命、减少测试停机时间并提高测试条件。此外,相对于目前最先进的技术,这项工作中确定的概念将提供一种无腐蚀热壁材料解决方案,不需要任何主动冷却;从而消除了使用辅助泵、歧管和管道提供冷却液所带来的复杂性和额外的重量损失。