本論文是在國家自然科學基金（No.51675258）資助下完成。氧-乙炔燒蝕試驗方法作為列入國軍標的材料考核方法,在熱結構材料的性能測試表征中具有權威而廣泛的應用。測試含有侵蝕粒子組分的高溫復雜氧-乙炔燒蝕流場的精確參數,對考核材料結果的準確性具有關鍵影響。當前國內外缺乏對含侵蝕粒子的氧-乙炔流場的有效測試手段,這成為本論文研究的主要任務。通過數值仿真和試驗研究的方法對氧-乙炔燃氣發(fā)生器自由射流場的溫度、速度及熱流密度進行了測試及表征。研究結果加深了對燃氣流場的理解,為篩選耐燒蝕/侵蝕的絕熱材料提供強有力的數據支持,對固體火箭沖壓發(fā)動機的優(yōu)化設計有重要指導意義。通過理論分析指出了氧-乙炔燃氣發(fā)生器自由射流場測試工作的重點與難點,確定了研究的主要內容。從燃氣流場測試的準確性和探究燃氣流場的燃燒特性及流動規(guī)律出發(fā),結合國軍標中提出的燒蝕材料燒蝕試驗方法,建立二維數值仿真計算模型,設計并展開氧-乙炔燃氣發(fā)生器自由射流場的測試試驗。主要研究如下:完成了基于自主設計的氧-乙炔燃氣發(fā)生器的幾何模型的構建和氧-乙炔焰多相流的數值仿真計算。計算得到了燃氣流場及固相粒子沿運動軌跡的溫度、速度分布云圖,并... 

【文章來源】：南昌航空大學江西省

【文章頁數】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

高溫燃氣溫度測量方法

2.4.1 燃氣發(fā)生器幾何模型為使仿真計算結果更加接近真實情況，根據自主設計的燃氣發(fā)生器具體設計仿真邊界條件。由于氧-乙炔焰外流場只與燃氣發(fā)生器出口有關，在設理模型和邊界條件時，也只引入了燃氣發(fā)生器噴嘴。燃氣發(fā)生器噴嘴的主視圖 2-1(a)所示，側視圖如圖 2-1(b)所示。如下圖所示，將燃氣發(fā)生器簡化為高為 49mm，半徑為 10mm 的圓柱；一個高為 0.5mm，半徑為(2.5+cos30°)m圓柱；一個高為 0.5mm，上底面為(2.5+cos30°)mm，下底面為 2.5mm 的圓臺組外圈的 16 個Φ1mm 小孔為氧-乙炔混合氣的入口；內圈的 12 個Φ1mm 小孔氣入口，其孔面與豎直方向形成 30°夾角，起到送粉的作用。另外，最外層16 個Φ1mm 氮氣入口，可起到保護焰流場和冷卻燃氣發(fā)生器的作用，下圖給出，仿真模型中以燃氣發(fā)生器為中心，內徑為 10mm，外徑 50mm 的圓環(huán)燃氣發(fā)生器噴氣方向提供速度為 1m/s 的流動空氣來替代。此處，燃氣發(fā)生部結構做了簡化處理，未做詳細介紹。

南昌航空大學碩士學位論文 第 2 章 氧-乙炔焰多相流數值仿真計算2.4.2 計算區(qū)域及網格劃分以燃氣發(fā)生器噴嘴和氧-乙炔焰為依據應用 CFD 仿真軟件繪制一個50mm×550mm 的矩形區(qū)域來建立氧-乙炔焰多相流的物理模型，由于其物理模型是軸對稱體，在對氧-乙炔焰多相流場模擬仿真時，可根據對稱原理只對其二分之一模型展開研究計算。在氧-乙炔燃燒反應過程中，由于噴嘴出口位置燃燒組分的濃度高和燃燒劇烈導致流場此處的各項參數變化很大，所以對燃氣出口、載氣出口及周對稱等區(qū)域的網格進行了加密處理，計算域中心部位的網格遠密于邊緣的外流場處。該計算模型網格單元總數為 42000，網格面總數為 84000，網格節(jié)點總數為 42000，計算區(qū)域網格及局部放大示意圖如 2-2(a)、(b)所示。

【參考文獻】：
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本文編號：2904883