本文關(guān)鍵詞：液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值計(jì)算與燃燒不穩(wěn)定分析

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【摘要】：液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)具有大推力、高比沖等優(yōu)點(diǎn),在運(yùn)載火箭,導(dǎo)彈系統(tǒng),航天器姿態(tài)控制等領(lǐng)域廣泛使用。液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在研制的過(guò)程中常出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象,其中高頻燃燒不穩(wěn)定性會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞。自20世紀(jì)30年代,在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中發(fā)現(xiàn)了燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象后,各國(guó)研究者對(duì)燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象開(kāi)展了大量研究工作。但燃燒不穩(wěn)定性產(chǎn)生的原因以及如何消除燃燒不穩(wěn)定性至今沒(méi)有一致的結(jié)論,工程中依然以高成本的實(shí)驗(yàn)為主要研制手段。數(shù)值模擬具有高效率、低成本的優(yōu)點(diǎn),開(kāi)展液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的數(shù)值模擬,研究燃燒不穩(wěn)定性的影響因素,具有工程參考價(jià)值。液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是近年來(lái)的重點(diǎn)研究領(lǐng)域。本文的主要研究對(duì)象對(duì)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。計(jì)算分析了煤油在高溫高壓條件下的反應(yīng)特性,結(jié)果表明煤油的反應(yīng)誘導(dǎo)時(shí)間大幅縮短,認(rèn)為在燃燒室工況中,反應(yīng)迅速完成,反應(yīng)由混合過(guò)程控制。建立了燃燒室三維模型,在不施加人工擾動(dòng)的條件下,通過(guò)數(shù)值計(jì)算實(shí)現(xiàn)了燃燒不穩(wěn)定性的捕捉。分析計(jì)算了燃燒室的聲學(xué)特性,并對(duì)壓力振蕩頻率進(jìn)行分析,判斷其發(fā)生了與聲腔耦合的高頻燃燒不穩(wěn)定。噴注參數(shù)是影響燃燒不穩(wěn)定的主要因素之一,計(jì)算對(duì)比了不同噴注參數(shù)對(duì)燃燒穩(wěn)定性的影響。計(jì)算結(jié)果表明,粒徑較小時(shí),易出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定；增大噴注半角有助于使燃料和氧化劑混合更充分,使反應(yīng)更均勻,有助于抑制燃燒不穩(wěn)定,但無(wú)法完全消除；燃料液滴初溫對(duì)燃燒穩(wěn)定性的影響不明顯。在燃燒室計(jì)算模型中加裝隔板,數(shù)值計(jì)算結(jié)果顯示燃燒不穩(wěn)定性消失,與工程經(jīng)驗(yàn)一致。所做工作為液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制中的燃燒穩(wěn)定性問(wèn)題提供參考。
【關(guān)鍵詞】：液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 燃燒不穩(wěn)定 計(jì)算流體力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V434
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題背景8-9
• 1.2 液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定綜述9-12
• 1.2.1 燃燒不穩(wěn)定分類9-10
• 1.2.2 燃燒不穩(wěn)定控制方法10-11
• 1.2.3 燃燒不穩(wěn)定理論分析模型11-12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 2 控制方程15-23
• 2.1 氣相控制方程15-21
• 2.1.1 流動(dòng)控制方程15-18
• 2.1.2 控制方程求解18-21
• 2.2 兩相流計(jì)算方法21-23
• 3 燃燒反應(yīng)計(jì)算方法23-36
• 3.1 混合氣體性質(zhì)23-24
• 3.1.1 混合氣體狀態(tài)參數(shù)23-24
• 3.1.2 混合氣體的焓24
• 3.2 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)24-26
• 3.3 有限速率反應(yīng)方程組計(jì)算方法26-27
• 3.4 化學(xué)反應(yīng)計(jì)算驗(yàn)證27-29
• 3.5 煤油反應(yīng)機(jī)理29-35
• 3.5.1 一步總包反應(yīng)和兩步反應(yīng)機(jī)理30-32
• 3.5.2 十步反應(yīng)機(jī)理32-35
• 3.6 PDF燃燒模型35
• 3.7 小結(jié)35-36
• 4 推力室數(shù)值計(jì)算及燃燒穩(wěn)定性分析36-66
• 4.1 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)理論性能計(jì)算36-38
• 4.2 噴嘴VOF計(jì)算38-41
• 4.3 液滴蒸發(fā)模型41-44
• 4.4 燃燒室聲學(xué)特性44-46
• 4.5 噴注參數(shù)對(duì)燃燒穩(wěn)定性影響分析46-63
• 4.5.1 粒徑對(duì)燃燒穩(wěn)定性的影響47-57
• 4.5.2 噴注半角對(duì)燃燒穩(wěn)定性的影響57-58
• 4.5.3 液滴初溫對(duì)燃燒穩(wěn)定性的影響58-63
• 4.6 隔板抑制三維發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定計(jì)算63-65
• 4.7 小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況70-71
• 致謝71-72

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3 王s，

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