本文關(guān)鍵詞：固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)絕熱層燒蝕模擬　出處：《武漢理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)作為火箭和導(dǎo)彈的動(dòng)力裝置,具有高比沖、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)動(dòng)性能好、成本低等特點(diǎn),在各領(lǐng)域已得到越來(lái)越廣泛的運(yùn)用。由于發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在高溫高壓的惡劣環(huán)境下工作,熱防護(hù)是固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)重要問題,因此對(duì)絕熱層的燒蝕研究具有十分重要的意義。本文利用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)軟件FLUENT為計(jì)算平臺(tái),以碳酚醛絕熱層固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)作為研究對(duì)象,采用二維軸對(duì)稱模型結(jié)合動(dòng)網(wǎng)格方法,分析固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過程中燃燒室和噴管內(nèi)絕熱層的燒蝕特征,為絕熱層的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。本文首先分析了邊界層算法、外部流場(chǎng)和湍流強(qiáng)度的設(shè)置對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。結(jié)果表明采用增強(qiáng)壁面函數(shù)得到的絕熱層內(nèi)部燒蝕計(jì)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)明顯不同,采用增強(qiáng)壁面函數(shù)更加合理。外部流場(chǎng)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響不明顯,湍流強(qiáng)度越大,絕熱層燒蝕率也隨著增大。基于以上分析,采用無(wú)外部流場(chǎng)模型結(jié)合增強(qiáng)壁面函數(shù),分析了固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)絕熱層的燒蝕特征及其影響因素。結(jié)果表明,由于絕熱層材料熱導(dǎo)率低,喉襯材料熱導(dǎo)率高,初始時(shí)刻喉部的溫度和燒蝕率都較低,燃燒室絕熱層的燒蝕率大。隨著時(shí)間的增長(zhǎng),燃燒室和喉部?jī)?nèi)壁處溫度慢慢趨于一致,喉部上游地區(qū)的燒蝕率最高,燒蝕率隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而增大,但增幅越來(lái)越小。燃燒室后半段靠近噴管處與噴管喉部上游地區(qū)發(fā)生的燒蝕現(xiàn)象最嚴(yán)重,而在噴管擴(kuò)張段,燒蝕現(xiàn)象并不明顯。氧化反應(yīng)物中由H2O引起的化學(xué)反應(yīng)是產(chǎn)生壁面燒蝕的主要因素,而CO2引起的燒蝕率很小。最后本文分析了燃燒室內(nèi)溫度、壓力、燃面退移速度和離散相固體顆粒等對(duì)絕熱層燒蝕的影響。結(jié)果表明,內(nèi)壓和溫度越高,絕熱層燒蝕率也隨著增大;燃面退移速度越大,近入口處燒蝕率越小;離散相顆粒會(huì)在燃燒室到噴管的過渡段發(fā)生沉積,顆粒侵蝕率隨著質(zhì)量流量的提高而增大,顆粒直徑增大會(huì)使受侵蝕面變大,顆粒入口速度對(duì)其影響不大。和化學(xué)反應(yīng)引起的燒蝕率相比,離散相顆粒的侵蝕率很小,幾乎可以忽略。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V435

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1324724