隨著我國國防事業(yè)的高速發(fā)展,固體火箭發(fā)動機(jī)被廣泛應(yīng)用于武器裝備中,在火箭發(fā)射過程中,發(fā)動機(jī)噴管噴出的高溫高壓燃?xì)庥鹆髟跀U(kuò)散過程中發(fā)生二次燃燒,沖擊發(fā)射平臺,發(fā)生能量轉(zhuǎn)化,平臺溫度達(dá)到2500K以上,對發(fā)射平臺等地面設(shè)備有嚴(yán)重的燒蝕作用。為了減弱燃?xì)庥鹆鲗Πl(fā)射平臺的燒蝕作用,需要通過注水噴霧的方式對固體火箭發(fā)動機(jī)發(fā)射平臺進(jìn)行降溫。本文以運(yùn)載火箭發(fā)射為背景,通過建立縮比模型,利用商業(yè)軟件FLUENT對液態(tài)水與燃?xì)馍淞鞯南嗷プ饔眠^程和降溫效果進(jìn)行數(shù)值仿真,為高效的注水降溫系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)提供參考,主要工作包括以下幾個(gè)方面:(1)以組分輸運(yùn)模型為基礎(chǔ),對自由射流進(jìn)行模擬,得到燃?xì)庥鹆魅S流場分布結(jié)果,將數(shù)值仿真結(jié)果與已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對比,驗(yàn)證數(shù)值仿真模型的適用性與準(zhǔn)確性,并在自由射流流動中考慮了二次燃燒的存在,研究結(jié)果表明:所采用數(shù)值仿真模型可以準(zhǔn)確地模擬自由射流流動,燃?xì)舛稳紵饕l(fā)生在羽流外側(cè)以及沖擊平臺表面,在二次燃燒發(fā)生區(qū)域溫度會升高200K到300K左右。(2)建立以DPM模型為基礎(chǔ)的注水模型,對燃?xì)庥鹆髯⑺鲌鲞M(jìn)行模擬,將得到的注水流場數(shù)值仿真結(jié)果與已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對比,驗(yàn)證注水模型的適用性與準(zhǔn)確性,并模擬了在注水情況下,燃?xì)獍l(fā)生二次燃燒對流場的影響,仿真結(jié)果表明:注水噴霧對燃?xì)饬鲌鱿掳攵谓Y(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重,燃?xì)饬鳒囟妊杆傧陆?在對燃?xì)膺M(jìn)行注水降溫后可以極大程度地抑制燃?xì)獾亩稳紵F(xiàn)象。(3)通過改變噴霧強(qiáng)度、霧錐角、水霧粒徑、噴嘴上游壓力、注水水霧初溫、噴嘴位置、噴嘴安裝角、噴嘴噴注均勻程度等水霧噴注因素,對沖擊平臺溫度進(jìn)行對比,研究相關(guān)噴嘴工作因素與噴嘴位置因素對燃?xì)饬鲌鼋禍匦Ч挠绊�。模擬結(jié)果顯示,噴霧降溫可以大幅度降低沖擊平臺溫度。在一定范圍內(nèi),應(yīng)盡量加大噴霧強(qiáng)度,噴嘴上游壓力,霧錐角以及噴嘴距沖擊平臺距離,減小噴嘴安裝角與水霧平均粒徑,以上措施改變了相關(guān)噴注因素,加大了燃?xì)庥鹆骱诵膮^(qū)域水的蒸發(fā)量,從而達(dá)到更好的降溫效果;當(dāng)以上相關(guān)噴注因素超出相應(yīng)范圍時(shí),流場降溫效果將無明顯變化。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V435.1
【部分圖文】：

式：div( )V V a dV = n adV ( ) ( grad )V V V VdV n u dA n Γ dA Stφρφ ρφ φ + = + 的離散化法對區(qū)域進(jìn)行離散化時(shí)，第一步就是將所需要計(jì)子區(qū)域，劃分所得的區(qū)域被稱之為控制體；第二置和此節(jié)點(diǎn)所代表的控制容積。完成計(jì)算區(qū)域的為：節(jié)點(diǎn)、控制容積、界面、網(wǎng)格線。下，把網(wǎng)格間的節(jié)點(diǎn)看做成是所求控制容積的代分的有限體積法計(jì)算網(wǎng)格，圖 2.2 為針對二維問題2.3 是求解三維問題時(shí)需要?jiǎng)澐值挠邢摅w積法計(jì)算網(wǎng)

圖 2.2 二維問題有限體積法計(jì)算網(wǎng)格圖 2.3 三維問題有限體積法計(jì)算網(wǎng)格方程的離散化面已經(jīng)列出來的流體流動的控制方程，通常情況下寫成如下所( )div( )=div( grad )+uu Γ Sρ φρ φ φ +

9圖 2.3 三維問題有限體積法計(jì)算網(wǎng)格2、控制方程的離散化對于在前面已經(jīng)列出來的流體流動的控制方程，通常情況下寫成如下所示的通式：( )div( )=div( grad )+uu Γ Stρ φρ φ φ + （2對于一維穩(wěn)態(tài)的問題滿足以下控制微分方程：( )( )d u d dГ Sdx dx dxρ φ φ= + （2中：u ——物理量φ 在延x方向的流動速度即對流的強(qiáng)度；ρ ——流體本身所具有的密度；S ——廣義源項(xiàng)；Г ——相應(yīng)于φ的廣義擴(kuò)散系數(shù)，表示擴(kuò)散強(qiáng)弱。
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王飛;盛濤;涂俊;吳振成;;固體火箭發(fā)動機(jī)黏接殼體超聲C掃描檢測系統(tǒng)研制與應(yīng)用[J];無損檢測;2020年01期

2 王懷華;鐘向征;;某型固體火箭發(fā)動機(jī)未點(diǎn)火故障分析[J];航空維修與工程;2018年10期

3 李高春;黃衛(wèi)東;董可海;高山;王玉峰;;固體火箭發(fā)動機(jī)全壽命環(huán)境載荷分析[J];裝備環(huán)境工程;2019年03期

4 王長芝;龐娟;;美國多舉措確保固體火箭發(fā)動機(jī)工業(yè)能力[J];國防科技工業(yè);2019年03期

5 湛志龍;何岸冰;章小春;楊冠環(huán);;固體火箭發(fā)動機(jī)零部件制造及裝配、試驗(yàn)過程的多余物控制探討[J];質(zhì)量與可靠性;2017年01期

6 林一平;;我國突破大推力固體火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)瓶頸[J];交通與運(yùn)輸;2017年02期

7 王世輝;張磊;李鐵;張昱;云杰;石鵬;;固體火箭發(fā)動機(jī)振動試驗(yàn)過試驗(yàn)分析與控制[J];計(jì)算機(jī)測量與控制;2017年04期

8 ;固體火箭發(fā)動機(jī)燃燒、熱結(jié)構(gòu)與內(nèi)流場國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室[J];固體火箭技術(shù);2017年03期

9 徐丹丹;閆大慶;;國外固體火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)新動向[J];中國航天;2017年05期

10 袁嵩;趙汝巖;張懷遠(yuǎn);;固體火箭發(fā)動機(jī)缺陷及其無損檢測技術(shù)研究[J];價(jià)值工程;2015年09期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 鐘濤;大長徑比固體火箭發(fā)動機(jī)點(diǎn)火瞬態(tài)過程研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2005年

2 葛愛學(xué);固體火箭發(fā)動機(jī)點(diǎn)火過程與裝藥裂紋相互作用機(jī)理研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2004年

3 余貞勇;固體火箭發(fā)動機(jī)翼槽火焰?zhèn)鞑C(jī)理研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2000年

4 陳廣南;固體火箭發(fā)動機(jī)機(jī)械撞擊載荷作用下安全性研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2005年

5 劉甫;粘彈性界面斷裂與固體火箭發(fā)動機(jī)界面脫粘研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2005年

6 張有為;固體火箭發(fā)動機(jī)水下工作特性的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

7 劉飛;固體火箭發(fā)動機(jī)可靠性增長試驗(yàn)理論及應(yīng)用研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

8 解紅雨;固體火箭發(fā)動機(jī)分布式集成設(shè)計(jì)平臺及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

9 武建新;固體火箭發(fā)動機(jī)整形機(jī)床機(jī)電系統(tǒng)動力學(xué)分析與優(yōu)化[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2007年

10 張春富;基于激光跟蹤儀的固體火箭發(fā)動機(jī)推力線測量技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 紀(jì)添源;固體火箭發(fā)動機(jī)燃?xì)庥鹆髯⑺禍財(cái)?shù)值研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2019年

2 董俊冬;金屬—橡膠多界面粘接質(zhì)量的超聲檢測方法研究[D];南昌航空大學(xué);2019年

3 任曉雙;固體火箭發(fā)動機(jī)射線成像仿真系統(tǒng)的研究[D];中北大學(xué);2019年

4 崔穎;基于LabVIEW的原位校驗(yàn)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2019年

5 董立宙;固體火箭發(fā)動機(jī)內(nèi)腔體積測量方法研究[D];中北大學(xué);2019年

6 劉涵元;DPM與VOF耦合方法在固體火箭發(fā)動機(jī)沉積研究中的應(yīng)用[D];哈爾濱工程大學(xué);2018年

7 李向泓;不同幾何結(jié)構(gòu)發(fā)動機(jī)聲能振幅增長率研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2018年

8 苗琳;過載與旋轉(zhuǎn)對SRM內(nèi)兩相流場影響數(shù)值分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2018年

9 金聰聰;固體火箭發(fā)動機(jī)內(nèi)彈道故障仿真及故障特征研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

10 張夢寒;固體火箭發(fā)動機(jī)尾噴焰偏振輻射特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

本文編號：2893793