本文關鍵詞：復合固體推進劑烤燃特性的實驗研究與數(shù)值模擬

  更多相關文章： 熱安全性 烤燃實驗 AP/HTPB復合固體推進劑 固體火箭發(fā)動機 火焰結構 數(shù)值計算

【摘要】：本文以固體火箭發(fā)動機的熱安全性為背景,從實驗和數(shù)值模擬兩個方面對AP/HTPB復合固體推進劑的烤燃過程進行研究。主要研究內(nèi)容如下：(1)設計了小尺度固體推進劑烤燃模擬實驗裝置,以AP/HTPB復合推進劑為研究對象,考慮藥柱外壁包覆層的影響,采用熱電偶和攝像系統(tǒng)分別對其快速與慢速烤燃過程進行研究。結果表明,快速烤燃條件下,烤燃響應最初發(fā)生在藥柱外壁附近,而慢速烤燃條件下,烤燃響應最初發(fā)生在藥柱內(nèi)部中心附近。(2)針對AP/HTPB復合推進劑的烤燃過程建立了二維非穩(wěn)態(tài)烤燃理論模型,分別對不同實驗工況下推進劑的烤燃過程進行數(shù)值模擬,將計算結果與實驗測量結果進行對比分析。結果表明,計算結果與實驗測量數(shù)據(jù)吻合較好,證明了該模型的正確性與合理性。(3)采用本文所建立的AP/HTPB推進劑烤燃模型,利用CFD軟件分別對固體火箭發(fā)動機的慢速烤燃行為和快速烤燃行為進行數(shù)值分析。結果表明,在慢速烤燃條件下,固體發(fā)動機的最初著火位置發(fā)生在藥柱內(nèi)壁縱向1mm肉厚的環(huán)形區(qū)域內(nèi),且隨著升溫速率的增大,最初著火位置由中心區(qū)域向藥柱殼體端面移動；在快速烤燃條件下,固體發(fā)動機的最初著火位置發(fā)生在靠近噴管的藥柱外壁一環(huán)形區(qū)域內(nèi),且隨著火焰溫度的提高,著火延遲期快速縮短,著火溫度逐漸增大。(4)建立了AP/HTPB復合推進劑二維穩(wěn)杰微尺度燃燒模型,研究了AP/HTPB烤燃響應后的燃燒特性。分別對其在不同壓力下的微觀火焰結構以及燃燒特性進行數(shù)值模擬,結果表明,隨著環(huán)境壓力的升高,微觀燃燒火焰由預混結構逐漸發(fā)展為擴散結構,熱釋放率對燃燒表面的熱反饋逐漸增強,火焰核心逐漸貼近燃面。
【關鍵詞】：熱安全性 烤燃實驗 AP/HTPB復合固體推進劑 固體火箭發(fā)動機 火焰結構 數(shù)值計算
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V512
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 主要符號表13-14
• 1 緒論14-22
• 1.1 研究背景與意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究狀況15-21
• 1.2.1 烤燃實驗研究15-17
• 1.2.2 烤燃數(shù)值模擬研究17-19
• 1.2.3 復合固體推進劑穩(wěn)態(tài)燃燒模型研究19-21
• 1.3 本文主要工作21-22
• 2 復合固體推進劑烤燃特性實驗研究22-28
• 2.1 引言22
• 2.2 實驗裝置設計22-23
• 2.3 測試方法與實驗儀器23-24
• 2.4 樣品制備24-25
• 2.5 實驗結果與分析25-26
• 2.6 本章小結26-28
• 3 復合固體推進劑二維非穩(wěn)態(tài)烤燃理論模型與數(shù)值分析28-36
• 3.1 引言28
• 3.2 理論模型28-31
• 3.2.1 基本假設28-29
• 3.2.2 基本方程29-30
• 3.2.3 邊界條件與初始條件30-31
• 3.2.4 網(wǎng)格劃分31
• 3.3 FLUENT計算軟件介紹31-32
• 3.4 計算結果與分析32-35
• 3.4.1 計算方法及基本參數(shù)32
• 3.4.2 計算結果與實驗數(shù)據(jù)對比32-35
• 3.5 本章小結35-36
• 4 固體火箭發(fā)動機慢速烤燃特性的數(shù)值預測36-44
• 4.1 引言36
• 4.2 理論模型36-38
• 4.2.1 基本假設36-37
• 4.2.2 基本方程37
• 4.2.3 邊界條件與初始條件37-38
• 4.3 模型尺寸與網(wǎng)格劃分38
• 4.4 計算結果與分析38-43
• 4.4.1 計算方法與基本參數(shù)38-39
• 4.4.2 計算結果與國外實驗數(shù)據(jù)對比39-40
• 4.4.3 固體火箭發(fā)動機慢烤燃特性數(shù)值結果與分析40-43
• 4.5 本章小結43-44
• 5 固體火箭發(fā)動機快速烤燃特性的數(shù)值預測44-55
• 5.1 引言44
• 5.2 理論模型44-47
• 5.2.1 基本假設44-45
• 5.2.2 基本方程45-46
• 5.2.3 邊界條件與初始條件46-47
• 5.3 模型尺寸與網(wǎng)格劃分47-48
• 5.4 計算結果與分析48-53
• 5.4.1 計算方法與基本參數(shù)48
• 5.4.2 計算結果與國外實驗數(shù)據(jù)對比48
• 5.4.3 固體火箭發(fā)動機快速烤燃特性的模擬結果與分析48-53
• 5.5 本章小結53-55
• 6 AP/HTPB復合固體推進劑微尺度燃燒特性的數(shù)值模擬55-68
• 6.1 引言55
• 6.2 物理模型55-56
• 6.3 數(shù)學模型56-59
• 6.3.1 化學反應動力學56-57
• 6.3.2 氣相控制方程57-58
• 6.3.3 固相能量方程58
• 6.3.4 燃面耦合關系58-59
• 6.3.5 邊界條件59
• 6.4 網(wǎng)格劃分與求解參數(shù)設置59-60
• 6.5 數(shù)值模擬結果與分析60-67
• 6.6 本章小結67-68
• 7 結論與展望68-71
• 7.1 全文總結及主要結論68-69
• 7.2 本文創(chuàng)新點69
• 7.3 工作展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-81
• 附錄81

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3 楊鳳林,龐愛民,張小平;復合固體推進劑單向拉伸曲線分析[J];固體火箭技術;2001年03期

4 施冬梅,杜仕國,鄧輝;火箭彈復合固體推進劑貯存安全性研究[J];火炸藥學報;2002年01期

5 池旭輝,王世英;復合固體推進劑的模量調(diào)節(jié)[J];固體火箭技術;2003年01期

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7 劉承武;陽建紅;張暉;;復合固體推進劑損傷演化的聲發(fā)射檢測[J];上海航天;2011年03期

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1 劉朝豐;陽建紅;;復合固體推進劑Ⅰ型裂紋端部損傷場研究[A];中國宇航學會固體火箭推進第22屆年會論文集（推進劑分冊）[C];2005年

2 姜愛民;于勝春;鄒常青;田愛平;;復合固體推進劑藥漿在捏合機中攪拌的數(shù)值模擬[A];中國流變學研究進展（2010）[C];2010年

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1 席玲;復合固體推進劑技術創(chuàng)新成績斐然[N];中國航天報;2010年

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1 彭威;復合固體推進劑粘彈損傷本構模型的細觀力學研究[D];國防科學技術大學;2001年

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1 席海軍;改進型復合固體推進劑燃燒性能調(diào)節(jié)及放大技術研究[D];北京理工大學;2015年

2 楊后文;復合固體推進劑烤燃特性的實驗研究與數(shù)值模擬[D];南京理工大學;2016年

3 喻鴻鋼;復合固體推進劑界面粘結的預估、表征及優(yōu)化[D];湖南大學;2009年

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5 程福銀;近紅外光譜在復合固體推進劑快速分析中的應用研究[D];國防科學技術大學;2008年

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8 常武軍;復合固體推進劑細觀損傷及其數(shù)值仿真研究[D];南京理工大學;2013年

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本文編號：889232