本文關(guān)鍵詞：固體火箭發(fā)動機尾焰溫度場特性研究

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【摘要】：在火箭彈和各類戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)略導(dǎo)彈中,固體火箭發(fā)動機作為動力裝置有著廣泛的應(yīng)用。推力和尾焰溫度是發(fā)動機的重要性能指標(biāo),研究推進(jìn)劑的配方構(gòu)成、飛行器的飛行條件以及發(fā)動機的工作條件對火箭的推力和尾焰溫度場的影響,可以為發(fā)動機工程設(shè)計、推進(jìn)劑配方優(yōu)化、目標(biāo)識別跟蹤和隱身技術(shù)的發(fā)展提供參考依據(jù)。本文使用數(shù)值計算方法對固體火箭發(fā)動機含Al_2O_3顆粒的氣固兩相流動進(jìn)行計算。在計算過程中,基于歐拉-拉格朗日方法對氣固兩相流流場進(jìn)行計算,使用有限速率模型和H_2/CO反應(yīng)機理對火箭燃?xì)馍淞髋c周圍大氣環(huán)境的復(fù)燃現(xiàn)象進(jìn)行模擬,使用DPM模型對Al_2O_3顆粒在尾焰流場中的運動軌跡進(jìn)行跟蹤計算。主要工作內(nèi)容如下:第一,在其他成分不變的情況下,通過改變100g推進(jìn)劑中鋁粉的含量,研究了推進(jìn)劑鋁粉含量對固體火箭發(fā)動機噴管流場參數(shù)分布及發(fā)動機推力的影響。研究結(jié)果表明:隨著鋁粉含量的增加,火箭發(fā)動機的推力呈現(xiàn)先增加后減小的變化趨勢;當(dāng)推進(jìn)劑中鋁粉含量為17%時,為推進(jìn)劑的最優(yōu)配方,此時發(fā)動機的推力相對鋁粉含量為0%時提高約8.5%。第二,研究了復(fù)燃、飛行速度、飛行高度和工作壓強對尾焰溫度場特性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:復(fù)燃對尾焰溫度場的影響不能忽略;飛行速度增大后,尾焰中復(fù)燃受到抑制,流場高溫區(qū)域面積有所減小;飛行高度增大后,尾焰噴管出口處溫度下降較大,尾焰中的復(fù)燃受到抑制;工作壓強增大后,尾焰中高溫區(qū)域的面積擴(kuò)大。第三,研究了不同配方構(gòu)成的雙基推進(jìn)劑、改性雙基推進(jìn)劑和復(fù)合推進(jìn)劑的尾焰溫度場特性,得到了不同推進(jìn)劑組份構(gòu)成對尾焰溫度場特性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:對于雙基推進(jìn)劑,硝化纖維素對尾焰溫度場特性的影響較小,硝化甘油會在一定程度上提高尾焰的溫度;對于改性雙基推進(jìn)劑,增加奧克托金的含量,尾焰流場的溫度隨之升高。增加改性雙基推進(jìn)劑中高氯酸銨的含量,尾焰中噴管出口附近的溫度隨之升高,但尾焰中后部區(qū)域的溫度有所下降;對于復(fù)合推進(jìn)劑,增加高氯酸銨的含量,尾焰流場溫度的升高幅度較小,鋁粉含量的增加對尾焰流場的溫度增強作用比較顯著。
【關(guān)鍵詞】：固體火箭發(fā)動機 推力 尾焰 復(fù)燃 溫度場
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V435
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 課題研究的背景13-14
• 1.2 課題研究的目的及意義14-15
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析15-18
• 1.3.1 噴管內(nèi)流場國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 火箭尾焰流場特性的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 本文主要內(nèi)容18-19
• 第2章 火箭發(fā)動機流場數(shù)值計算理論基礎(chǔ)19-30
• 2.1 計算流體力學(xué)概述19-20
• 2.2 流場模型20-27
• 2.2.1 RNG k-湍流模型21-23
• 2.2.2 能量方程23-24
• 2.2.3 有限速率化學(xué)反應(yīng)模型24-25
• 2.2.4 DPM離散相模型25-27
• 2.3 吉布斯最小自由能法27
• 2.4 凝聚相Al_2O_3顆粒性質(zhì)27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 鋁粉含量對火箭發(fā)動機推力的影響30-40
• 3.1 火箭推力基本計算式30-33
• 3.2 火箭發(fā)動機推力數(shù)值計算33-38
• 3.2.1 計算方法33-34
• 3.2.2 計算條件34
• 3.2.3 計算結(jié)果及分析34-38
• 3.3 試驗驗證38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 工作條件對尾焰溫度場特性的影響40-55
• 4.1 數(shù)值計算方法41
• 4.1.1 流場計算方法41
• 4.1.2 計算模型41
• 4.2 復(fù)燃對尾焰溫度場特性的影響41-45
• 4.2.1 計算條件42-43
• 4.2.2 計算結(jié)果及分析43-45
• 4.3 飛行速度對尾焰溫度場特性的影響45-47
• 4.3.1 計算條件45
• 4.3.2 計算結(jié)果及分析45-47
• 4.4 飛行高度對尾焰溫度場特性的影響47-50
• 4.4.1 計算條件48
• 4.4.2 計算結(jié)果及分析48-50
• 4.5 工作壓強對尾焰溫度場特性的影響50-53
• 4.5.1 計算條件51-52
• 4.5.2 計算結(jié)果及分析52-53
• 4.6 本章小結(jié)53-55
• 第5章 推進(jìn)劑配方對尾焰溫度場特性的影響55-75
• 5.1 雙基推進(jìn)劑配方對尾焰溫度場特性的影響55-60
• 5.1.1 硝化纖維素(NC)含量對尾焰溫度場特性的影響55-58
• 5.1.2 硝化甘油(NG)含量對尾焰溫度場特性的影響58-60
• 5.2 改性雙基推進(jìn)劑配方對尾焰溫度場特性的影響60-66
• 5.2.1 奧克托金(HMX)含量對尾焰溫度場特性的影響61-64
• 5.2.2 高氯酸銨(AP)含量對尾焰溫度場特性的影響64-66
• 5.3 復(fù)合推進(jìn)劑配方對尾焰溫度場特性的影響66-73
• 5.3.1 高氯酸銨(AP)含量對尾焰溫度場特性的影響66-69
• 5.3.2 鋁粉(Al)對尾焰溫度場特性的影響69-73
• 5.4 本章小結(jié)73-75
• 結(jié)論75-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果82-83
• 致謝83-84

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本文編號：562079