在液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中,噴管是產(chǎn)生推力的主要部件,高溫高壓的燃?xì)庠趪姽苤信蛎浖铀?由噴管出口排出并產(chǎn)生推力。液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管由收斂段和擴(kuò)張段組成,燃?xì)庠趪姽苤械牧鲃?dòng)直接受噴管型面的影響,其中又以擴(kuò)張段型面的影響最大。對(duì)于不同擴(kuò)張段型面的噴管,管內(nèi)氣體的流動(dòng)傳熱特性存在差異,噴管的性能高低不同。在實(shí)際應(yīng)用中,噴管的選擇需考慮比沖、質(zhì)量、傳熱等方面的要求。因此,研究不同噴管的流動(dòng)傳熱特性以及性能差異具有重要的工程意義。本文首先對(duì)理想噴管、截短理想噴管、壓縮截短理想噴管和最大推力噴管的擴(kuò)張段型面設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究,在給定面積比和長(zhǎng)度的條件下,使用MATLAB編寫了各噴管擴(kuò)張段型面的設(shè)計(jì)程序;在噴管型面計(jì)算中,提出綜合索爾法和克列格爾法對(duì)噴管跨聲速區(qū)進(jìn)行求解的方法,由索爾法得到初值線,并采用克列格爾法計(jì)算初值線上的速度。在完成噴管型面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,本文通過數(shù)值模擬對(duì)截短理想噴管（TIC）、壓縮截短理想噴管（CTIC）和最大推力噴管（TOC）的流動(dòng)特性進(jìn)行研究,計(jì)算并比較不同噴管的性能參數(shù),其中噴管長(zhǎng)度取15°錐形噴管的80%。結(jié)果表明:（1）最大推力噴管的幾何效率較高,摩擦效率較低,噴管質(zhì)量較... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)常用噴管的發(fā)展
        1.2.2 液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的性能研究
        1.2.3 液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的傳熱研究
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容
2 超聲速噴管設(shè)計(jì)
    2.1 常用噴管類型與特點(diǎn)
    2.2 噴管跨聲速區(qū)近似解
        2.2.1 索爾法
        2.2.2 克列格爾法
    2.3 特征線法
        2.3.1 特征線法的原理
        2.3.2 特征線法的數(shù)值計(jì)算
    2.4 理想噴管
    2.5 截短理想噴管
    2.6 壓縮截短理想噴管
    2.7 最大推力噴管
    2.8 本章小結(jié)
3 噴管性能評(píng)估
    3.1 二維數(shù)值模擬方法及驗(yàn)證
        3.1.1 控制方程
        3.1.2 湍流模型
        3.1.3 數(shù)值方法
        3.1.4 計(jì)算模型與邊界條件
        3.1.5 噴管冷流數(shù)值模擬結(jié)果與驗(yàn)證
    3.2 不同噴管的性能對(duì)比
        3.2.1 TOC與 TIC的性能比較
        3.2.2 CTIC的性能研究
    3.3 設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)噴管性能的影響
    3.4 本章小結(jié)
4 噴管再生冷卻傳熱特性研究
    4.1 三維數(shù)值模擬方法
        4.1.1 幾何模型
        4.1.2 計(jì)算方法與物性參數(shù)
        4.1.3 網(wǎng)格劃分與邊界條件
    4.2 噴管上段數(shù)值模擬結(jié)果分析
    4.3 噴管上段一維傳熱程序計(jì)算
        4.3.1 一維傳熱程序計(jì)算原理
        4.3.2 一維傳熱程序計(jì)算結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超聲速燃?xì)馍淞髁鲌?chǎng)特性的三維數(shù)值模擬[J]. 張磊,王浩,阮文俊,王金龍,張成.  彈道學(xué)報(bào). 2015(02)
[2]基于FLUENT的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管流場(chǎng)數(shù)值模擬[J]. 李陽(yáng),張國(guó)偉,張國(guó)棟.  機(jī)電技術(shù). 2013(03)
[3]液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室冷卻通道流動(dòng)與傳熱數(shù)值研究[J]. 吳峰,王秋旺,羅來(lái)勤,孫紀(jì)國(guó).  推進(jìn)技術(shù). 2005(05)
[4]三維數(shù)值模擬再生冷卻噴管的換熱[J]. 李軍偉,劉宇.  推進(jìn)技術(shù). 2005(02)
[5]液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)發(fā)展與展望[J]. 胡平信,劉國(guó)球.  導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù). 1998(02)
[6]液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)銑槽推力室三維壁溫分布計(jì)算[J]. 韓振興,林文,張遠(yuǎn)君,朱谷君,冀守禮.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 1996(02)
[7]噴管擴(kuò)張段優(yōu)化型面近似計(jì)算[J]. 方丁酉.  固體火箭技術(shù). 1991(01)
[8]噴管流場(chǎng)和性能計(jì)算及其影響因素[J]. 黃崇錫.  宇航學(xué)報(bào). 1982(04)
[9]最大推力噴管原理[J]. 黃崇錫.  工學(xué)學(xué)報(bào). 1979(04)

碩士論文
[1]超音速/高超音速噴管變比熱型面設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬[D]. 李記東.西北工業(yè)大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3314366