【摘要】：單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于空間飛行器的姿態(tài)控制。過去世界各國(guó)的單組元發(fā)動(dòng)機(jī)主要使用有毒的推進(jìn)劑,近年來為了保護(hù)環(huán)境與航天員健康,無毒單組元推進(jìn)劑逐漸成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。本文以硝酸羥胺基無毒推進(jìn)劑的單組元發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象,建立其仿真模型并進(jìn)行仿真研究。本文摒棄了其他學(xué)者采用的以離散顆粒模型(DPM)來模擬液體射流運(yùn)動(dòng)過程的方法,采用雙流體模型來近似催化床中的液體推進(jìn)劑流動(dòng)和燃?xì)饬鲃?dòng),同時(shí)包括液相向燃?xì)庀嗟拇呋磻?yīng)過程。針對(duì)液體推進(jìn)劑的相變過程,首先提出了基于催化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的一級(jí)反應(yīng)催化相變模型,進(jìn)而基于高溫?zé)峤鈱?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提出了分段的相變模型;在此基礎(chǔ)上,結(jié)合多孔介質(zhì)理論搭建了描述液體推進(jìn)劑在發(fā)動(dòng)機(jī)催化床內(nèi)流動(dòng)與傳熱的整體仿真模型。HAN基單組元發(fā)動(dòng)機(jī)的二維仿真和模型參數(shù)分析結(jié)果表明,催化反應(yīng)過程是發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的主要控制步驟。催化床的前床溫度梯度最大,當(dāng)降低催化反應(yīng)的指前因子時(shí),前床的溫度梯度變小。催化床后床的溫度最高并且基本等于理論分解溫度,說明在后床發(fā)生的反應(yīng)主要為熱解反應(yīng);但是如果只用催化分解模型,即使提高反應(yīng)速率也不能使所有推進(jìn)劑完全反應(yīng),無法達(dá)到理論壓強(qiáng)值,這說明熱解反應(yīng)在提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能方面具有重要作用。仿真結(jié)果表明,采用該模型可以較好地模擬HAN基單組元發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的流動(dòng)和傳熱,仿真結(jié)果與試車數(shù)據(jù)有較好的一致性。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V434

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2663728