本文關(guān)鍵詞：沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)旋流流場(chǎng)特性研究

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【摘要】：固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用安全、比沖大,能夠運(yùn)用于航空、導(dǎo)彈等多個(gè)領(lǐng)域。但其燃燒難以組織、效率不高,燃速低等特點(diǎn)制約了其在性能上的提高。本文采用數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法對(duì)旋流冷流場(chǎng)特性進(jìn)行研究,分析旋流對(duì)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流動(dòng)的作用,探討旋流對(duì)燃燒及發(fā)動(dòng)機(jī)總體性能的影響。首先,對(duì)原有旋流器設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn),結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)及點(diǎn)火器結(jié)構(gòu),確定設(shè)計(jì)尺寸。選用NACA翼型作為葉片式旋流器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參照,以減少總壓損失提高旋轉(zhuǎn)。根據(jù)仿真結(jié)果和公式計(jì)算,確定葉片安裝攻角、彎度、葉片數(shù)。為滿足實(shí)驗(yàn)要求,將原尺寸縮小并確定了葉片的定位和加工方式。接著,對(duì)包含旋流器的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行仿真,利用Fluent軟件中的RNG k-ε模型,分析了四種安裝攻角下三種彎度對(duì)旋流數(shù)的綜合影響,得到了共十二個(gè)工況下旋流器的冷流場(chǎng)結(jié)構(gòu)、旋流數(shù)、速度場(chǎng)。分析了進(jìn)氣道的壓力、溫度、速度分布,旋流數(shù)的影響因素,徑向、周向、軸向的速度分布及旋流數(shù)的衰減。隨后,借助粒子圖像測(cè)速技術(shù)(PIV)測(cè)量了六種工況下有旋和無旋的流場(chǎng)。使用MgO作為示蹤粒子,以單幀拍攝為主,得到了燃燒室流場(chǎng)圖。采用dynamic studio軟件中的自適應(yīng)互相關(guān)算法處理所測(cè)量的圖像,過濾非線性值并對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行平均統(tǒng)計(jì),得到了軸向速度分布圖。最后,計(jì)算得到了NACA葉片式旋流器的實(shí)驗(yàn)旋流數(shù)。將有旋無旋的速度場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比,對(duì)不同入口條件的旋流場(chǎng)進(jìn)行分析,研究了旋流對(duì)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能的所能產(chǎn)生的影響。研究結(jié)果表明NACA式葉片旋流器能滿足設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：旋流器 NACA翼型 PIV
【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】：2015
【分類號(hào)】：V231;TJ760.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-18
• 1.1 研究背景與意義7-13
• 1.1.1 固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)研究進(jìn)展8-10
• 1.1.2 旋流研究進(jìn)展10-13
• 1.2 旋流研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 旋流增強(qiáng)燃燒研究13-14
• 1.2.2 旋流湍流模型研究進(jìn)展14-16
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 2 NACA葉片式旋流器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究18-27
• 2.1 旋流器葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18-22
• 2.1.1 航空翼型概述18-19
• 2.1.2 NACA翼型結(jié)構(gòu)19
• 2.1.3 NACA翼型仿真研究19-22
• 2.2 NACA葉片式旋流器整體設(shè)計(jì)22-26
• 2.2.1 NACA葉片式旋流器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-25
• 2.2.2 NACA葉片式旋流器加工及材料選擇25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 3 NACA葉片式旋流器旋流特性仿真研究27-45
• 3.1 NACA葉片式旋流器旋流冷流場(chǎng)數(shù)值仿真模型27-31
• 3.1.1 基本假設(shè)27
• 3.1.2 控制方程27-29
• 3.1.3 湍流模型29-31
• 3.2 NACA葉片式旋流器旋流冷流場(chǎng)數(shù)值邊界條件31-33
• 3.2.1 邊界條件及網(wǎng)格劃分31-32
• 3.2.2 初值場(chǎng)的給定及求解方法32-33
• 3.3 NACA葉片式旋流器旋流流場(chǎng)結(jié)構(gòu)分析33-44
• 3.3.1 限流喉道分析33-36
• 3.3.2 旋流數(shù)分析36-38
• 3.3.3 速度場(chǎng)分析38-42
• 3.3.4 總壓損失分析42-43
• 3.3.5 旋流衰減研究43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 NACA葉片式旋流器冷流場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究45-63
• 4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)45-49
• 4.1.1 NACA式葉片式旋流器模型45-46
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)介紹46-47
• 4.1.3 PIV系統(tǒng)47-49
• 4.2 NACA葉片式旋流器冷流場(chǎng)實(shí)驗(yàn)49-53
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)方案與工況49
• 4.2.2 PIV實(shí)驗(yàn)參數(shù)49-50
• 4.2.3 PIV圖像后處理50-53
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析53-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 5 結(jié)論與展望63-65
• 5.1 結(jié)論63-64
• 5.2 研究展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 附錄70

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：879281