本文關(guān)鍵詞：某脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流場(chǎng)及熱防護(hù)特性分析

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【摘要】：脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)作為精確制導(dǎo)彈藥驅(qū)動(dòng)力的執(zhí)行機(jī)構(gòu),具有比氣動(dòng)舵等其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)無(wú)法比擬的快速響應(yīng)特征。發(fā)動(dòng)機(jī)組是將一系列獨(dú)立的、高沖質(zhì)比、短脈沖的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)組合在一起,可以有效地加強(qiáng)彈藥打擊移動(dòng)目標(biāo)能力,減少?gòu)椝幭?滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)智能化彈藥的需求。本文運(yùn)用數(shù)值模擬及試驗(yàn)的方法對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流場(chǎng)及熱防護(hù)進(jìn)行特性分析,主要研究?jī)?nèi)容包括：(1)運(yùn)用Fluent對(duì)L型脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)做三維定常流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算,分析發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)對(duì)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及噴管性能參數(shù)的影響。結(jié)果表明,隨著脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)偏心段向上移動(dòng),其推力減小,推力中心由噴管中心內(nèi)側(cè)向外側(cè)移動(dòng)。隨著噴管入口端面距離偏心段高度的增加,推力先增大、后減小,推力中心發(fā)生階躍性的變化。受發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的限制,偏心段長(zhǎng)度Z對(duì)噴管性能的影響較小。(2)對(duì)不同結(jié)構(gòu)及不同材質(zhì)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行流固耦合換熱數(shù)值模擬。結(jié)果表明,燃?xì)獾臏u旋流動(dòng)是造成內(nèi)壁面高溫及燒蝕主要原因,鋁質(zhì)基座必須增加熱防護(hù)部件。不同材料基座的溫度場(chǎng)結(jié)構(gòu)基本一致,由于材料導(dǎo)熱系數(shù)及比熱容的差異,壁面的溫度梯度會(huì)存在一定的差異。(3)運(yùn)用紅外熱像儀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)壁面溫度進(jìn)行測(cè)量,分析材料及結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度分布及燒蝕的影響。研究結(jié)果表明,采用的計(jì)算模型能夠比較的準(zhǔn)確的對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的傳熱進(jìn)行數(shù)值模擬,基座最高溫度位于與燃燒室接觸的部分。
【關(guān)鍵詞】：脈沖發(fā)動(dòng)機(jī) 數(shù)值模擬 噴管性能 流固耦合換熱 熱防護(hù)設(shè)計(jì)
【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)】：V435
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究背景與意義10-12
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意義11-12
• 1.2 相關(guān)領(lǐng)域的研究進(jìn)展12-16
• 1.2.1 微小型固姿軌控脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)組發(fā)展概況12-14
• 1.2.2 內(nèi)流場(chǎng)及傳熱數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 2 L型脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)三維燃?xì)饬鲌?chǎng)數(shù)值模擬18-25
• 2.1 物理模型18-19
• 2.2 數(shù)學(xué)模型19-21
• 2.2.1 基本假設(shè)19
• 2.2.2 流場(chǎng)計(jì)算控制方程組19-20
• 2.2.3 湍流模型20-21
• 2.3 燃?xì)獾臒嵛锢硇再|(zhì)21-22
• 2.4 數(shù)值模擬軟件介紹22-23
• 2.4.1 Fluent簡(jiǎn)介22-23
• 2.4.2 ANSYS ICEM簡(jiǎn)介23
• 2.5 噴管三維流場(chǎng)數(shù)值模擬前處理23-25
• 2.5.1 網(wǎng)格劃分23-24
• 2.5.2 邊界條件24
• 2.5.3 收斂標(biāo)準(zhǔn)24-25
• 3 噴管流場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果與分析25-37
• 3.1 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性及計(jì)算模型驗(yàn)證25-27
• 3.2 偏心距離對(duì)流場(chǎng)和發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響27-30
• 3.3 噴管距離偏心段距離對(duì)流場(chǎng)和發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響30-33
• 3.4 偏心段長(zhǎng)度對(duì)流場(chǎng)和發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響33-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 4 脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)傳熱數(shù)值模擬37-56
• 4.1 物理模型37-38
• 4.2 數(shù)學(xué)模型38-42
• 4.2.1 L型脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)中的傳熱特點(diǎn)39
• 4.2.2 導(dǎo)熱微分方程39-40
• 4.2.3 對(duì)流換熱微分方程組40-41
• 4.2.4 噴管輻射模型41-42
• 4.3 材料的性能參數(shù)42-43
• 4.4 傳熱耦合數(shù)值模擬前處理43-45
• 4.4.1 網(wǎng)格劃分43-44
• 4.4.2 耦合傳熱的數(shù)值解法44
• 4.4.3 邊界條件44-45
• 4.4.4 收斂標(biāo)準(zhǔn)45
• 4.5 耦合傳熱的計(jì)算結(jié)果與分析45-55
• 4.5.1 結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)的分布特點(diǎn)45-53
• 4.5.2 鋼質(zhì)燃燒室基座溫度特性53-54
• 4.5.3 有熱防護(hù)燃燒室基座溫度特性54-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 5 脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)熱防護(hù)試驗(yàn)研究56-63
• 5.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)56-57
• 5.2 試驗(yàn)原理及試驗(yàn)設(shè)備57
• 5.3 試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果57-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 6 結(jié)論與展望63-66
• 6.1 全文工作總結(jié)63-64
• 6.2 未來(lái)研究工作的展望64-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 附錄70

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