粉末燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是一種新型的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，它采用高能量密度的金屬或非金屬粉末作為燃料，具有液體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率高、能量高及燃料流量調(diào)節(jié)容易實(shí)現(xiàn)，以及固體火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護(hù)使用方便、適合機(jī)載發(fā)射的優(yōu)點(diǎn)。作為一種新型的發(fā)動(dòng)機(jī)，如何有效的組織燃料的燃燒是研究工作的重點(diǎn)任務(wù)。本文采用數(shù)值模擬與試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒組織過程進(jìn)行了研究，為提高此種發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率提供了指導(dǎo)借鑒。 基于顆粒軌道模型，建立了發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)兩相燃燒流動(dòng)的三維數(shù)值模擬方法，搭建了粉末燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)直連式試驗(yàn)臺(tái)。對(duì)數(shù)值模擬方法進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證驗(yàn)證，指出在忽略一些因素影響后，該數(shù)值模擬方法能夠反映發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的燃燒流動(dòng)過程。 數(shù)值模擬研究了三種粉末燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)對(duì)于不同粒度徑級(jí)別的鎂基粉末燃料的燃燒過程的影響，分析了不同發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)對(duì)燃燒室內(nèi)的溫度場結(jié)構(gòu)、粉末燃料的點(diǎn)火燃燒過程的影響，評(píng)價(jià)了三種發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的性能的優(yōu)劣，并以此為依據(jù)設(shè)計(jì)了駐渦式粉末燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。通過地面直連試驗(yàn)證明了這種發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)鎂基粉末燃料點(diǎn)火啟動(dòng)的可行性，并解決了試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的震蕩燃燒現(xiàn)象。通過對(duì)比試驗(yàn)證明了駐渦式粉末燃...

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 粉末燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展綜述
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 粉末燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展情況
        1.1.3 現(xiàn)有技術(shù)的存在的問題
    1.2 相關(guān)領(lǐng)域研究進(jìn)展
        1.2.1 顆粒點(diǎn)火過程研究
        1.2.2 顆粒合作點(diǎn)火研究
        1.2.3 粉末燃料高效儲(chǔ)存研究
        1.2.4 火焰穩(wěn)定器研究
        1.2.5 進(jìn)氣方式影響研究
        1.2.6 燃燒室沉積研究
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第二章 數(shù)值模擬方法和試驗(yàn)方法介紹
    2.1 引言
    2.2 數(shù)值計(jì)算模型
        2.2.1 兩相流計(jì)算模型
        2.2.2 顆粒軌道模型
        2.2.3 湍流模型
        2.2.4 鎂顆粒點(diǎn)火燃燒模型
        2.2.5 氣相燃燒模型
    2.3 試驗(yàn)方法
        2.3.1 空氣供應(yīng)系統(tǒng)
        2.3.2 粉末燃料供應(yīng)系統(tǒng)
        2.3.3 點(diǎn)火系統(tǒng)
        2.3.4 數(shù)據(jù)處理方法
    2.4 數(shù)值模擬方法算例驗(yàn)證
        2.4.1 流場簡化
        2.4.2 三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)格及邊界條件
        2.4.3 數(shù)值模擬方法試驗(yàn)驗(yàn)證
    2.5 小結(jié)
第三章 粉末燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 粉末燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型設(shè)計(jì)
        3.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型
        3.2.2 數(shù)值模擬邊界條件
        3.2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)大粒徑燃料燃燒過程影響分析
        3.2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)小粒徑燃料燃燒過程影響分析
    3.3 駐渦式粉末燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火燃燒可行性研究
        3.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)
        3.3.2 試驗(yàn)條件
        3.3.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析
        3.3.4 改進(jìn)試驗(yàn)
        3.3.5 發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)比試驗(yàn)
    3.4 小結(jié)
第四章 駐渦式粉末燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)工作特性研究
    4.1 引言
    4.2 二次摻混空氣進(jìn)氣方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的影響
        4.2.1 試驗(yàn)研究
        4.2.2 數(shù)值模擬研究
    4.3 一二次摻混空氣比例對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)燃燒影響
        4.3.1 試驗(yàn)研究
        4.3.2 數(shù)值模擬研究
    4.4 旋流進(jìn)氣方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)燃燒影響
        4.4.1 旋流進(jìn)氣數(shù)值模擬
        4.4.2 內(nèi)流場分析
    4.5 發(fā)動(dòng)機(jī)吹熄極限數(shù)值模擬研究
        4.5.1 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)與燃燒沉積的關(guān)系
        4.5.2 一次旋流進(jìn)氣吹熄極限研究
        4.5.3 一次直流進(jìn)氣吹熄極限研究
        4.5.4 發(fā)動(dòng)機(jī)吹熄極限結(jié)論總結(jié)
    4.6 小結(jié)
第五章 燃料理化特性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響研究
    5.1 引言
    5.2 粉末燃料粒徑大小對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響
        5.2.1 小粒徑燃料點(diǎn)火啟動(dòng)試驗(yàn)研究
        5.2.2 燃料粒徑對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響數(shù)值模擬研究
        5.2.3 結(jié)論
    5.3 粉末燃料級(jí)配裝填對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響
        5.3.1 級(jí)配裝填研究
        5.3.2 級(jí)配裝填對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響數(shù)值模擬研究
        5.3.3 級(jí)配裝填對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響試驗(yàn)研究
        5.3.4 結(jié)論
    5.4 硼鎂混合燃料應(yīng)用研究
        5.4.1 粉末燃料的制備
        5.4.2 試驗(yàn)研究
        5.4.3 結(jié)論
    5.5 小結(jié)
第六章 結(jié)束語
    6.1 全文工作總結(jié)
        6.1.1 結(jié)論
        6.1.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.2 對(duì)未來工作的展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果



本文編號(hào)：3793825