本文關(guān)鍵詞：膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作特性試驗(yàn)與仿真研究

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【摘要】：膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)兼具固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的諸多優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)前新型化學(xué)推進(jìn)劑火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的重要發(fā)展方向之一。本文采用試驗(yàn)和數(shù)值仿真相結(jié)合的方法,研究了膏體推進(jìn)劑的流變特性、燃燒特性、管道擠出流動(dòng)特性及膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火工作特性,為膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)研制和性能預(yù)估提供技術(shù)參考和試驗(yàn)依據(jù)。首先,用旋轉(zhuǎn)流變儀對(duì)膏體推進(jìn)劑進(jìn)行流變學(xué)測(cè)試,分析了其流變特性,擬合粘度與流變儀角頻率之間的關(guān)系曲線,得到了膏體推進(jìn)劑的冪律本構(gòu)方程。用搭建的C02激光器點(diǎn)火系統(tǒng),對(duì)初溫為25℃、不同環(huán)境壓強(qiáng)下的膏體推進(jìn)劑激光點(diǎn)火燃燒特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究,觀察并分析了點(diǎn)火燃燒的現(xiàn)象和特征,用指數(shù)燃速定律擬合得到了膏體推進(jìn)劑燃速隨環(huán)境壓強(qiáng)的變化規(guī)律。其次,建立了膏體推進(jìn)劑管道擠出流動(dòng)的計(jì)算模型,針對(duì)膏體推進(jìn)劑是否預(yù)先充滿流動(dòng)管道的兩種初始狀態(tài),進(jìn)行了不同管徑和質(zhì)量流率下的膏體推進(jìn)劑管道擠出過程數(shù)值仿真,得到了擠出狀態(tài)、流速、壓力損失等參數(shù)隨工況的變化規(guī)律。分析了兩種初始狀態(tài)對(duì)管道擠出特性的影響,判斷了各自的優(yōu)缺點(diǎn),認(rèn)為膏體推進(jìn)劑預(yù)先充滿流動(dòng)管道的初始狀態(tài)更有利于膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火工作,并選擇以此初始狀態(tài)進(jìn)行不同管徑和質(zhì)量流率下的膏體推進(jìn)劑管道擠出試驗(yàn)研究,試驗(yàn)結(jié)果有效驗(yàn)證了數(shù)值仿真的正確性、試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置的合理性以及所使用的液壓擠進(jìn)方式的可靠性。隨后,結(jié)合膏體推進(jìn)劑管道擠出流動(dòng)的特點(diǎn)及膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理,將膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)的燃燒過程分為初始燃燒階段、穩(wěn)定燃燒階段和余藥燃燒階段三個(gè)階段,推導(dǎo)了內(nèi)彈道微分方程及各個(gè)燃燒階段燃面方程的數(shù)學(xué)形式,建立了膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)零維內(nèi)彈道模型,編制了內(nèi)彈道計(jì)算程序。用膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火試驗(yàn)壓強(qiáng)-時(shí)間曲線對(duì)內(nèi)彈道模型進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明所建立的內(nèi)彈道模型具有較好的精度,用于仿真膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程是合理可靠的。最后,設(shè)計(jì)并搭建了膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng),用該系統(tǒng)成功完成了在0.5kg/s、0.8kg/s、1.5kg/s、2.2kg/s膏體推進(jìn)劑供給流量時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火試驗(yàn),測(cè)得了燃燒室的壓強(qiáng)-時(shí)間曲線,分析了不同流量下膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特性。結(jié)果表明,該膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)正確、原理可行、試驗(yàn)重復(fù)性好,膏體推進(jìn)劑液壓供給系統(tǒng)的工作可靠性高。
【關(guān)鍵詞】：膏體推進(jìn)劑 火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 管道擠出 數(shù)值仿真 內(nèi)彈道 點(diǎn)火試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V430
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 緒論13-26
• 1.1 研究背景及意義13-14
• 1.2 膏體推進(jìn)劑概述14-17
• 1.3 膏體推進(jìn)劑管道流動(dòng)特性研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究現(xiàn)狀19-24
• 1.5 本文的研究內(nèi)容24-26
• 2 膏體推進(jìn)劑流變與燃燒性能研究26-37
• 2.1 引言26
• 2.2 膏體推進(jìn)劑流變特性研究26-31
• 2.2.1 非牛頓流體流變模型概述26-28
• 2.2.2 膏體推進(jìn)劑流變測(cè)試28-31
• 2.3 膏體推進(jìn)劑燃燒性能研究31-36
• 2.3.1 膏體推進(jìn)劑試件制備31-32
• 2.3.2 激光點(diǎn)火試驗(yàn)系統(tǒng)32-34
• 2.3.3 膏體推進(jìn)劑燃燒試驗(yàn)34-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 3 膏體推進(jìn)劑管道擠出流動(dòng)特性研究37-53
• 3.1 引言37
• 3.2 膏體推進(jìn)劑管道擠出過程數(shù)值仿真37-46
• 3.2.1 數(shù)學(xué)模型37-38
• 3.2.2 物理模型與網(wǎng)格劃分38-39
• 3.2.3 邊界條件與初始條件39-40
• 3.2.4 仿真結(jié)果及分析40-46
• 3.3 膏體推進(jìn)劑管道擠出試驗(yàn)46-51
• 3.3.1 試驗(yàn)裝置及工況46-47
• 3.3.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析47-51
• 3.4 本章小結(jié)51-53
• 4 膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)彈道特性研究53-62
• 4.1 引言53
• 4.2 膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理53-54
• 4.3 內(nèi)彈道微分方程54-56
• 4.4 膏體推進(jìn)劑燃面方程56-58
• 4.5 平衡壓強(qiáng)計(jì)算58-59
• 4.6 膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)彈道計(jì)算59-61
• 4.6.1 內(nèi)彈道計(jì)算流程59-60
• 4.6.2 內(nèi)彈道模型驗(yàn)證60-61
• 4.7 本章小結(jié)61-62
• 5 膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作特性試驗(yàn)研究62-76
• 5.1 引言62
• 5.2 膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)62-70
• 5.2.1 膏體推進(jìn)劑存儲(chǔ)與供給系統(tǒng)62-67
• 5.2.2 不同膏體推進(jìn)劑流量的多管道裝置設(shè)計(jì)67-68
• 5.2.3 不同膏體推進(jìn)劑流量的噴管設(shè)計(jì)68-69
• 5.2.4 膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火工作試驗(yàn)臺(tái)69-70
• 5.3 膏體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火試驗(yàn)70-75
• 5.3.1 試驗(yàn)方法及工況70-71
• 5.3.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析71-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 6 結(jié)論與展望76-78
• 6.1 本文結(jié)論76-77
• 6.2 未來展望77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 附錄83

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李宏泉,方理剛;空區(qū)膏體充填泵送特性及減阻試驗(yàn)研究[J];湘潭礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2004年01期

2 王洪江;李輝;吳愛祥;焦華U，

本文編號(hào)：614628