本文采用數(shù)值計算與工程試驗相結(jié)合的方法對底排彈底排裝置進行研究�；谕七M劑燃燒特性建立了底排彈復(fù)合藥劑的靜止燃速模型和旋轉(zhuǎn)燃速模型,采用數(shù)值仿真的方法得到底排裝置旋轉(zhuǎn)燃燒流場,進行了底排彈底排裝置旋轉(zhuǎn)燃燒試驗,并將數(shù)值計算結(jié)果與試驗結(jié)果對比分析。首先,從底排復(fù)合推進劑的組分出發(fā),通過求解每個組分的假定化學式,得到復(fù)合推進劑的總的假定化學式,利用能量守恒方程和質(zhì)量守恒方程,結(jié)合化學平衡方程,編程求解出燃燒產(chǎn)物的熱力學參數(shù),并與NASA-CEA計算結(jié)果進行比對。其次,在底排彈底排裝置的數(shù)值計算中,燃速公式的確定是最關(guān)鍵的一步。在靜止燃燒時采用最小二乘法擬合出靜止燃速公式。在旋轉(zhuǎn)條件下采用傳熱強化模型,建立基于靜止燃速-燃燒半徑-轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)燃速公式。最后,采用ANSYS Fluent數(shù)值計算平臺,編寫了基于燃速的入口邊界UDF和燃面移動UDF,進行了底排裝置燃燒流場的數(shù)值仿真,得到了不同轉(zhuǎn)速不同時刻的燃燒流場。進行了底排裝置地面旋轉(zhuǎn)燃燒試驗,得到了不同轉(zhuǎn)速條件下壓力-時間曲線,并將數(shù)值計算的壓力曲線與試驗壓力曲線進行了對比討論。研究結(jié)果表明：數(shù)值計算的壓力-時間曲線與試驗的壓力-時間曲線趨勢... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖５．３底排彈底排裝置示意圖??５０??

本文中的數(shù)值仿真底排裝置采用水平放置，出口在右側(cè)，底排裝置的中軸線是Ｘ軸，??左側(cè)起點是原點。為了有效分析內(nèi)部流場變化，沿著底排裝置軸向方向去四個切面，其??中兩個處在有燃氣噴出區(qū)域，一個處在無燃氣噴出的內(nèi)部空腔區(qū)域，一個處在噴日的中??間位置，即是四個位置點為ｘ＝２５ｍｍ，ｘ＝５０ｍｍ，?ｘ＝８０ｉｎｍ，?ｘ＝１００ｍｍ，并竄四個切面上分??析沿著徑向的軸向速度和切向速度分布。圖５．１０給出了不同時刻軸向速度沿著徑向方向??的分布圖。??５．５．２轉(zhuǎn)速為ｌＯＯＯＯｉＶｍｉｎ時的內(nèi)流場??在ｌＯＯＯＯｒ／ｍｉｎ的工況下同樣采用第Ｈ章計算的燃氣參數(shù)，利用旋轉(zhuǎn)條件下基于傳熱??増強理論推導的燃速模型，在ＵＤＦ里編寫相關(guān)公式，利用Ｆｌｕｅｎｔ計算直至藥柱燃燒完??畢。圖５．１１給出了?ｌＯＯＯＯｒ／ｍｉｎ時的流場流線示意圖，可Ｗ看出燃氣在巧部流動呈現(xiàn)了??更加復(fù)雜的變化，由于旋轉(zhuǎn)的影響，流線呈纏繞狀。圖５．１２和圖５．１３給出了不同時刻??的流場壓力和溫度分布圖，從圖中可看出，在旋轉(zhuǎn)的情況下，相比靜止燃燒，壓力在??底排裝置內(nèi)部的中軸線附近形成了一個拋物線狀的低壓區(qū)，溫度分布隨著時間的推移呈??現(xiàn)出均勻化現(xiàn)象。??

圖５．１９給出了不同時刻不同軸向位置的軸向速度沿著徑向的分布，在ｘ＝２５ｍｍ的??位置，其軸向速度隨著時間的推移在一直變小，從１５０ｍ／ｓ、＾ｍ／ｓ、５０ｍ／ｓ到最后時刻??的Ｉｍ／ｓ，因該位置距離燃氣噴口較遠，集聚的燃氣質(zhì)量較少，隨著藥柱燃燒半徑的增大，??燃氣量進一步減少，導致其軸向速度減小。在ｘ＝５０ｍｍ、ｘ＝８０ｍｍ和ｘ＝１００ｍｍ的位置??其軸向速度也是一直減小。但是相比ｌＯＯＯＯｒ／ｍｉｎ其軸向速度有所提高，這與轉(zhuǎn)速增大引??起燃速增大的規(guī)律相印證。在燃燒的２２ｓ時，中軸線附近出現(xiàn)了負的軸向速度，說明在??中軸線附近產(chǎn)生了回流，這與回流半徑在０．００５ｍ附近，對照壓力云圖在２２ｓ產(chǎn)生的中??軸低壓區(qū)和溫度云圖在２２ｓ時產(chǎn)生的低溫倒圓錐，可知送種現(xiàn)象是由于燃氣的粘性Ｗ及??旋轉(zhuǎn)流場特有的結(jié)構(gòu)所決定。??５．５．４轉(zhuǎn)速為２００００ｒ／ｍｍ時的內(nèi)流??采用與ｌＯＯＯＯｒ／ｍｉｎ同樣的燃氣參數(shù)設(shè)置，選擇同樣的燃速公式，在旋轉(zhuǎn)設(shè)置中定義??轉(zhuǎn)速為２００００ｒ／ｍｉｎ，代入ｆｌｕｅｎｔ進行計算，直至藥柱燃燒完畢。得到了不同時刻的底排??裝置內(nèi)流場的壓力與溫度分布，如圖５．２０和圖５．２１所示。沿著軸向不同位置處切向速??度和軸向速度沿徑向的變化分布如圖５．２３和圖５．２４所示。??

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3065422