为更好地汇聚高水平研究力量，推动航天液体动力技术领域的学科发展和技术进步，提高基础理论研究水平，加强对外开放和合作交流，航天液体动力全国重点实验室发布2024年度重点实验室对外开放项目指南（第二批），欢迎高等院校、科研机构和行业企业的研究人员踊跃申报。
航天液体动力全国重点实验室瞄准重大装备及航天运输系统对液体火箭发动机技术的需求，重点开展基础性、创新性和重大关键技术的预先研究和基础理论研究，在支撑型号研制攻关、突破重大机理问题、探索新型动力方案、拓展应用领域等方面发挥了至关重要的作用。
项目1. 液体火箭发动机整机有限元模型参数化建模技术研究
研究目标：
液体火箭发动机部件众多且结构复杂，基于真实结构建立的有限元模型并不适用于动力学仿真计算，而过度简化的动力学模型又无法有效模拟发动机的动力学特性。此外，仿真模型还需参数化建模从而满足设计迭代、模型修正等需求。因此，本项目需建立液体火箭发动机整机高保真有限元模型，在此基础上针对液体火箭发动机各类组件和螺栓连接结构开展刚度特性研究，建立各组件动力学等效简化模型；开展数值仿真研究，对比验证高保真模型和简化模型的刚度特性及动力学特性；通过典型组件和螺栓连接结构动/静力学试验，验证参数化建模方法的有效性。
研究内容：
（1）基于结构力学特征的组建有限元建模方法研究；
（2）组件间连接结构等效模拟及参数化建模方法研究；
（3）典型组件连接结构等效模拟技术试验验证；
（4）发动机整机有限元建模方法研究。
技术指标：
1）基于混合建模技术建立的组件级/连接结构简化动力学模型，静刚度与高保真实体模型误差在30%以内；
2）基于混合建模技术建立的组件级/连接结构前5阶模态频率与试验结果偏差在30%以内。
成果形式：
1）用于动力学分析的整机高保真有限元模型；
2）简化后的各组件及整机参数化有限元模型；
3）螺栓连接结构参数化有限元模型；
4）法兰螺栓连接结构试验件2套；
5）发表EI及以上学术论文2篇；
6）受理发明专利2项；
7）研究报告2份，结题报告1份。
研究周期：2年
项目2.基于联合静动力实测数据的液体火箭发动机整机有限元模型修正与减缩技术研究
研究目标：
采用有限元法通过模型简化建立的液体火箭发动机整机动力学模型获得的结构动态特性往往与试验结果存在一定误差，且整机动力学模型自由度数量庞大需要耗费大量的计算资源。本项目分别对各组件和连接结构开展动静力联合修正技术研究；基于修正后组件和螺栓连接结构有限元模型，同时利用动力学实测数据，建立液体火箭发动机整机动力学模型并完成整机动力学模型修正；开展高精度整机动力学模型的模态减缩技术研究，以提高整机动力学仿真计算效率。
研究内容：
（1）发动机组件级动静力联合模型修正技术研究；
（2）基于模态振型的整机分级模型修正；
（3）高精度整机动力学模型减缩技术研究。
技术指标：
1）基于联合静动力模型修正方法，修正后典型组件简化模型静刚度与高保真实体模型误差≤10%，前5阶模态频率与试验结果偏差≤5%；
2）基于静力学和动力学实测数据修正后的整机动力学模型前5阶模态频率计算结果与试验结果偏差≤5%，前5阶振型MAC大于0.85；
3）采用模态减缩技术建立整机动力学减缩模型，相较于减缩前，模型计算规模（自由度数）降低≥80%。
成果形式：
1）修正后的组件、连接结构及整机有限元模型；
2）整机减缩有限元模型；
3）发表EI及以上学术论文2篇；
4）受理发明专利2篇，软件著作权1项；
5）研究报告2份，结题报告1份。
研究周期：2年
项目3.复杂力热载荷下基于液体火箭发动机整机模型的组件精细化强度评估技术研究
研究目标：
液体火箭发动机静力学特性受内部流畅影响显著，流体作用下整机载荷分布与传递规律复杂，整机载荷条件下的强度分析具有重要的工程意义。本项目在液体火箭发动机高保真有限元模型基础上建立组件流固热耦合仿真模型，从而获取各组件温度和压力分布；建立液体火箭发动机整机静力仿真模型，开展温度、压力、惯性载荷等共同作用下的整机静力学分析，获得整机载荷分布与传递规律；建立局部精细化组件静力仿真子模型，基于组件载荷边界和组件等效载荷分布，对组件模型开展精细化强度分析。
研究内容：
（1）考虑流固热耦合的整机模型载荷分级仿真；
（2）复杂载荷作用下的整机有限元静力分析；
（3）高保真载荷界面下典型组件精细化强度分析及评估。
技术指标：
典型组件静力响应仿真结果与发动机系统级热试验结果误差≤20%。
成果形式：
1）组件流固热耦合仿真模型；
2）整机有限元静力仿真模型；
3）发表EI及以上学术论文1篇；
4）受理发明专利1项；
5）研究报告2份，结题报告1份。
研究周期：2年
项目4.液体火箭发动机整机低频特性参数敏感性分析及优化技术研究
研究目标：
针对液体火箭发动机结构低频动力学特性难以有效调控的问题，开展整机低频特性优化研究。基于液体火箭发动机整机动力学模型，开展发动机低频特性参数敏感性分析，获取典型参数对频率特性的影响，有效识别关键影响参数。开展高精度代理模型技术研究，建立整机动力学代理模型，实现快速准确地分析整机低频特性。开展整机低频特性优化研究，消除低阶频率过低引发的耦合振动风险，从而满足火箭总体对发动机低阶频率的设计要求。
研究内容：
（1）发动机低频特性参数敏感性分析及关键参数识别；
（2）基于代理模型的整机低频特性优化方法研究；
（3）基于代理模型的整机低频特性优化应用研究。
技术指标：
1）发展可变期望提升准则的自适应智能代理模型。针对标准数学算例，发展的智能代理模型所得优化结果在保证不差于多岛遗传算法所得结果前提下，迭代次数减少50%以上；与最优目标值相比，发展的自适应智能代理模型的优化结果相对误差不大于6%；
2）优化后整机模型的一阶模态频率满足火箭总体对发动机的设计要求。
成果形式：
1）整机动力学代理模型；
2）发表EI及以上学术论文2篇；
3）受理发明专利1项；
4）研究报告2份，结题报告1份
研究周期：2年
项目5.涡轮泵动静间隙流影响仿真研究
研究目标：
基于动静间隙流热效应空化修正模型，分别采用等温、热效应空化模型对齿形密封间隙内的低温流体进行稳态仿真，研究不同密封齿数量、不同齿形结构、不同密封间隙下，其内低温流体空化流动的热效应特性，并分析热效应对低温流体流场、泄漏量、密封效果的影响。另外，分别采用等温、热效应模型对不同平衡活塞间隙下的低温流体进行稳态仿真，探究不同平衡活塞间隙下低温流体热效应对平衡活塞腔压力分布的影响规律。
研究内容：
（1）国内外动静间隙热力学效应研究调研
（2）完成动静间隙流低温热力学效应整泵全流场仿真
技术指标：
泵平衡活塞腔压力测点仿真与试验偏差小于10%。
成果形式：
1）报告：研究总结报告；
2）模型：计算模型；
3）论文：EI及以上收录论文不少于1篇。
研究周期：2年
项目6.液氢超临界特性泵全流场仿真研究
研究目标：
建立超临界氢物性参数模型，开展由液态氢到超临界氢变化下高压多级氢泵全流场仿真，获得高压多级氢泵压力分布特性。与前期试车数据对比，修正超临界氢计算模型，最终建立超临界氢泵内部压力分布仿真方法。
研究内容：
（1）国内外氢泵超临界介质研究调研
（2）整泵高精度全流场仿真
（3）超临界液氢泵内部压分布特性仿真
技术指标：
1）水介质仿真扬程、效率与试验值偏差小于10%；
2）液氢介质仿真扬程、效率与试验值偏差小于10%。
成果形式：
1）报告：研究总结报告；
2）模型：计算模型；
3）论文：EI及以上收录论文不少于1篇。
研究周期：2年
项目7.基于增材制造发动机推力传递机构及推力室关键部件拓扑优化设计
研究目标：
为充分发挥增材制造工艺便于复杂结构一体成型的优势，针对液体火箭发动机推力传递机构、推力室顶盖、集合器等承力结构件进行拓扑优化减重设计，获得用于增材制造一体化成型的最终结构方案，形成液体火箭发动机承力部件基于增材制造工艺拓扑优化设计规范。
研究内容：
（1）发动机推力传递机构拓和推力室顶盖、集合器等零组件扑优化设计；
（2）推力传递机构拓和推力室顶盖、集合器等零组件模型重构与强度校核验证；
（3）形成基于特定商业软件包含拓扑优化设计流程、增材工艺约束添加方法、优化结果模型重构及校核验证方法等内容的拓扑优化设计规范文件。
技术指标：
1）推力传递机构减重不小于10%；
2）推力室顶盖和集合器等减重不小于5%；
3）集合器减重不小于5%，流量均匀性散差不大于±2.5%。
成果形式：
1）报告：研究报告、结题报告；
2）模型：可用于投产的三维模型；
3）规范：拓扑优化设计规范。
研究周期：2年
1.本次对外开放项目申报书/建议书模板详见附件。
2.已获得本重点实验室对外开放项目支持但尚未结题的项目负责人不得申请。
3.本次申报/建议书密级均为公开，申报前需完成本单位保密审查并提供证明材料。
4.需要提交的材料：
（1）纸质《项目申报/建议书》一式1份，纸质《保密审查证明》一式1份，均需加盖单位公章；
（2）电子版《申报/项目建议书》word版（命名格式“单位名称-项目名称-负责人”标注）；
（3）开放基金项目研究获得成果归航天液体动力全国重点实验室所有，发表与开放基金相关的论文，须署名航天液体动力全国重点实验室；
（4）本次公开发布的指南条目不接受现场递交材料。申报人员请将纸质材料寄至联系人，电子版发送至联系人邮箱。纸质版与电子版受理时间截止2024年12月11日（以收到材料为准）。
对外开放项目由本实验室组织专家评审，根据择优原则确定最终获评课题，由重点实验室与申请者所在单位签订协议后执行。
联系人：曲直
联系电话：010-68752416
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编辑：孟俊贤
校对：齐南南、陈风帆
