單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、控制精度高等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于火箭、衛(wèi)星等航天器的姿態(tài)及軌道控制。推進(jìn)劑方面,相比于肼類推進(jìn)劑,以硝酸羥胺及（HAN）推進(jìn)劑為代表的新型綠色推進(jìn)劑由于其高比沖、低毒性成為了各國研究的熱點(diǎn)。本文針對HAN基單組元液體發(fā)動(dòng)機(jī),提出了描述推進(jìn)劑分解反應(yīng)的仿真模型,計(jì)算了發(fā)動(dòng)機(jī)非定常啟動(dòng)過程中參數(shù)的變化,完成了150 N發(fā)動(dòng)機(jī)的三維穩(wěn)態(tài)工作過程仿真。本文首先以多孔介質(zhì)理論為基礎(chǔ),并結(jié)合多相流VOF方法和催化劑滴定實(shí)驗(yàn)建立了可以簡化單組元發(fā)動(dòng)機(jī)流動(dòng)與傳熱問題的仿真模型。該模型將液體推進(jìn)劑的催化分解過程簡化為兩個(gè)獨(dú)立的過程:相變反應(yīng)的質(zhì)量傳遞過程和能量釋放的升溫過程,通過增加動(dòng)量源項(xiàng)和能量源項(xiàng)來模擬推進(jìn)劑在催化床內(nèi)部的流動(dòng)與傳熱問題,從而獲得較為準(zhǔn)確的催化床和燃燒室內(nèi)的溫度分布和壓力變化。進(jìn)一步,以一維管道流動(dòng)為基礎(chǔ),并結(jié)合本文提出的仿真模型,編寫了單組元發(fā)動(dòng)機(jī)非定常起動(dòng)過程的計(jì)算程序。以化學(xué)平衡計(jì)算得到的高溫燃?xì)庾鳛槿肟跅l件,時(shí)間推進(jìn)采用三階Runge-Kutta方法,方程離散采用三階WENO格式,通過非定常計(jì)算獲得了發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中催化床溫度和壓力變化曲... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 催化分解實(shí)驗(yàn)研究
        1.2.2 分析模型和數(shù)值方法研究
    1.3 本文研究內(nèi)容及目標(biāo)
2 HAN基單組元發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的仿真模型
    2.1 多相流VOF模型簡述
    2.2 控制方程
    2.3 多孔介質(zhì)模型
        2.3.1 多孔介質(zhì)的描述
        2.3.2 多孔介質(zhì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)
        2.3.3 多孔介質(zhì)流動(dòng)的數(shù)值方法
    2.4 分解模型
        2.4.1 推進(jìn)劑分解模型
        2.4.2 推進(jìn)劑分解速率測定
        2.4.3 推進(jìn)劑性質(zhì)及能量釋放
    2.5 本章小結(jié)
3 HAN基發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程的一維非定常計(jì)算
    3.1 控制方程
        3.1.1 流體控制方程
        3.1.2 固體能量方程
    3.2 數(shù)值仿真方法
        3.2.1 有限體積WENO格式
        3.2.2 TVD格式Runge-Kutta時(shí)間推進(jìn)方法
    3.3 非定常計(jì)算結(jié)果與分析
        3.3.1 催化床壓力變化
        3.3.2 催化床溫度變化
    3.4 參數(shù)變化的影響
        3.4.1 孔隙率對壓降的影響
        3.4.2 對流換熱系數(shù)對溫度影響
    3.5 本章小結(jié)
41 50N發(fā)動(dòng)機(jī)的仿真與分析
    4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)模型
        4.1.1 物理模型
        4.1.2 計(jì)算網(wǎng)格
    4.2 FLUENT參數(shù)設(shè)置
    4.3 網(wǎng)格相關(guān)性驗(yàn)證
    4.4 仿真結(jié)果及對比分析
        4.4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)三維模型仿真結(jié)果
        4.4.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比分析
    4.5 低效率催化數(shù)值模擬
    4.6 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]HAN基液體推進(jìn)劑高壓燃燒特性的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D]. 潘玉竹.南京理工大學(xué) 2013

碩士論文
[1]基于Sierpinski分形原理的多孔介質(zhì)內(nèi)流動(dòng)與傳熱的研究[D]. 柳阿亮.南昌大學(xué) 2018
[2]燃煤超細(xì)顆粒物聚并數(shù)值模擬研究[D]. 李懷亮.華北電力大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3636047