再生冷却或倾倒冷却喷嘴是热气体膨胀的关键部件,可实现液体火箭发动机系统的高温和性能。再生冷却通道壁喷嘴是整个推进行业使用的一种设计解决方案,是一种制造带有内部冷却液通道的喷嘴结构的简化方法。通道壁喷嘴 (CWN) 设计的规模和复杂性可能给制造带来挑战,从而延长交货时间并提高成本。其中一些挑战包括:1) 独特且耐高温的材料,2) 在制造和组装过程中对大型零件的严格公差以容纳高压推进剂,3) 薄壁特征以保持足够的壁温,以及 4) 独特的制造工艺操作和复杂的工具。美国国家航空航天局 (NASA) 和美国专业制造供应商正在完善现代制造技术,以降低复杂性并降低与通道壁喷嘴制造技术相关的成本。增材制造 (AM) 是正在评估的通道壁喷嘴关键技术进步之一。推进部件的增材制造大部分集中在激光粉末床熔合 (L-PBF) 上,但目前还无法将其规模化应用于大型喷嘴。NASA 正在开发用于喷嘴的定向能量沉积 (DED) 技术,包括基于电弧的沉积、吹粉沉积和激光丝直接封堵 (LWDC)。目前考虑采用不同的方法来制造喷嘴,并且每种 DED 工艺都提供独特的工艺步骤以实现快速制造。基于电弧和吹粉沉积的技术用于形成 CWN 衬套。正在展示各种材料,包括 Inconel 625、Haynes 230、JBK-75 和 NASA HR-1。吹粉 DED 工艺也正在展示如何在类似材料中通过一次操作形成整体通道喷嘴。LWDC 工艺是一种使用局部激光丝沉积技术封堵衬套内通道并形成结构夹套的方法。除了双金属收尾材料(C-18150 - SS347 和 C-18150 - Inconel 625)外,该工艺还使用了上述相同的材料。NASA 已完成对各种通道壁喷嘴制造技术的工艺开发、材料特性和热火测试。本出版物概述了正在评估的各种通道壁喷嘴制造工艺和材料,包括热火测试的结果。还讨论了与通道壁喷嘴制造相关的未来发展和技术重点领域。
™ 工艺使这些先进的陶瓷材料无需软金属粘合剂即可组合,而使用传统烧结技术的碳化钨/钴则需要软金属粘合剂。ROC 工艺使喷嘴能够使用非常短的固结周期形成,从而最大限度地减少陶瓷颗粒在长时间暴露于高温时自然增大的趋势。消除金属粘合剂并保持超细晶粒尺寸均有助于实现最佳喷嘴性能。最终得到的是一种极其耐用的材料,能够强烈抵抗磨料和腐蚀磨损。
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涡流管,也称为Ranque Vortex Tube,Hilsch Vortex管和Ranque E Hilsch Vortex管,是一种设备,可以通过Intlet Ougzzles向涡流室分隔地进入涡流室,使其可将热和冷空气分开。涡流管是由冶金学家和物理学家Ranque于1933年发现的,而德国物理学家Rudolf Hilsch则改进了设计。一个兰斯式涡流管由一个或多个入口喷嘴,一个涡流室,冷端孔,热端控制阀和管组成。设计的涡流室的特殊内部配置结合了压力和加速空气的效果,达到了高旋转速率(超过百万rpm)(Pinar等,2009)。涡流管根据其流量特征分为两组:反流(图1)和平行流(图2)RHVT。在这项研究中,已经使用了反流RHVT。反流的工作原理Ranque E Hilsch
用于可视化管道流线和喷嘴/扩散器边界层分离的简单教学风洞装置 摘要 风洞测试长期以来一直是许多流体力学和空气动力学入门课程的重要组成部分。使用标准电子或机械平衡硬件可以轻松演示与各种气动形状上的阻力形成相关的粘性和压力阻力的基本物理机制。在小比例模型上对升力、阻力、俯仰力矩和压力分布的实验测量同样在支持此类入门课程中的基本流体力学理论方面发挥着重要作用。了解这些物理特性对于汽车空气动力学设计、最大限度地提高燃油经济性以及教授应用于飞机的空气动力学设计基本原理都非常重要。除了更常见的使用风洞作为研究尾翼安装测试模型的空气动力学的工具之外,风洞作为一个整体还提供了展示流体力学的几个重要原理以及将这些原理应用于工程设计的方法。风洞最近的一个应用是对整个风洞进行压力分布测量,以展示理想的无粘性流体流动行为,以及说明各种机械能源的相对重要性。