Al化AP/HTPB復合推進劑的顆粒分布及凝聚過程仿真
發(fā)布時間:2021-07-11 17:10
在固體火箭推進劑中,通過添加高能金屬燃燒劑,以此來提高發(fā)動機比沖并可抑制燃燒的不穩(wěn)定性;從推進劑表面鋁顆粒的燃燒凝聚到高溫高壓氣-粒兩相流中顆粒的凝聚破碎,均是以推進劑的初始配方為基礎,因此,開展對推進劑顆粒分布與凝聚過程的仿真是非常必要的。主要的研究工作如下:(1)基于推進劑燃燒采用逐層燃燒的基本假設,結(jié)合顆粒隨機碰撞原理,模擬了顆粒二維隨機分布特性;并建立了三種隨機分布模型,依據(jù)其仿真精度和仿真效率的差異確定了一種較優(yōu)模型,以此作為三維顆粒隨機分布的模擬基礎。(2)通過對顆粒碰撞過程的分析,建立了顆粒的三維隨機分布模型,研究了顆粒隨機分布規(guī)律;且對“隨機包裹”模型進行改進,結(jié)合某一種Al化AP/HTPB復合固體推進劑的配方,模擬了AP和Al顆粒的隨機分布特性;(3)基于二維較優(yōu)模型,模擬了雙組分顆粒的二維隨機分布特性,并結(jié)合兩種凝聚算法,對其顆粒凝聚過程進行了仿真,得到了顆粒凝聚的隨機分布圖;(4)基于三維改進的隨機算法,結(jié)合所建立A1化AP/HTPB復合固體推進劑顆粒的三維顆粒的隨機分布特性,并結(jié)合兩種凝聚算法,對三維的顆粒凝聚過程進行了仿真,得到了顆粒凝聚的隨機凝聚狀態(tài)圖,分析...
【文章來源】:南京理工大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:87 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 研究背景及意義
1.2 國內(nèi)外的研究進展
1.2.1 金屬燃燒劑的研究背景、特點和性質(zhì)
1.2.2 Al化復合推進劑包裹模型與燃燒表面Al顆粒凝聚的特性研究
1.3 本文主要的研究內(nèi)容
2 AP/HTPB復合推進劑能量特性、顆粒碰撞理論以及某種包裹模型的分析
2.1 引言
2.2 固體火箭推進劑的能量特性
2.2.1 固體火箭推進劑能量的相關量
2.2.2 提高固體推進劑能量特性的途徑
2.3 復合推進劑中顆粒碰撞理論
2.3.1 初始狀態(tài)
2.3.2 碰撞時間
2.3.3 逃離時間
2.3.4 碰撞動力學模型
2.4 Al化AP/HTPB包裹模型介紹
2.4.1 相關變量
2.4.2 某種包裹模型原理
2.4.3 包裹模型分析
2.4.4 離散元軟件PFC在包裹模型中的應用
2.5 本章小結(jié)
3 二維空間內(nèi)顆粒隨機分布的模擬
3.1 二維隨機分布模型的建立
3.1.1 碰撞的基本原理
3.1.2 二維顆粒碰撞的模型建立
3.2 二維隨機分布模型仿真計算
3.2.1 二維多模型的仿真計算與分析對比
3.2.2 二維多顆粒仿真計算與分析
3.3 本章小節(jié)
4 Al化AP/HTPB復合推進劑的顆粒分布的模擬
4.1 三維顆粒的碰撞原理
4.2 三維顆粒的模擬與仿真分析
4.2.1 三維顆粒的模擬
4.2.2 顆粒數(shù)量和直徑增長率對粒徑的影響
4.3 Al化AP/HTPB復合推進劑的模擬與分析
4.3.1 Al化AP/HTPB復合推進劑的包裹模型建立
4.3.2 Al化AP/HTPB復合推進劑的包裹模型仿真計算
4.4 本章小結(jié)
5 Al化AP/HTPB復合固體火箭推進劑中鋁顆粒的凝聚分析
5.1 引言
5.2 顆粒發(fā)生凝聚的凝聚模型
5.2.1 常見的幾種凝聚模型
5.2.2 顆粒凝聚模型的建立
5.3 二維空間內(nèi)顆粒的凝聚計算
5.3.1 二維顆粒的隨機分布
5.3.2 二維顆粒的凝聚計算
5.4 Al化AP/HTPB復合推進劑中Al的凝聚計算
5.4.1 Al顆粒與AP顆粒的隨機分布
5.4.2 Al化AP/HTPB復合推進劑中Al顆粒凝聚的仿真計算
5.5 本章小節(jié)
6 結(jié)束語
6.1 工作總結(jié)
6.2 問題與展望
致謝
參考文獻
【參考文獻】:
期刊論文
[1]高速旋轉(zhuǎn)固體火箭發(fā)動機內(nèi)流場數(shù)值計算[J]. 郝雯,封鋒,羅盟,謝愛元. 固體火箭技術(shù). 2013(04)
[2]模擬顆粒凝并過程的快速Monte Carlo方法[J]. 徐祖?zhèn)?趙海波,劉昕,鄭楚光. 計算物理. 2013(01)
[3]顆粒圓孔射流碰撞并行直接數(shù)值模擬算法研究[J]. 李德波,樊建人,陳鑫蔚,羅坤,岑可法. 工程熱物理學報. 2012(02)
[4]撞擊流中顆粒碰撞傳熱理論模型研究[J]. 杜敏,郝英立,張濤,周賓,郭宏偉. 工程熱物理學報. 2012(02)
[5]多相流中顆粒旋轉(zhuǎn)運動特性的研究進展[J]. 王勤輝,楊秋輝,吳學成,駱仲泱,岑可法. 化工學報. 2011(09)
[6]旋轉(zhuǎn)固體發(fā)動機燃燒室-噴管兩相流數(shù)值仿真[J]. 馮喜平,趙勝海,曹琪. 計算機仿真. 2011(07)
[7]基于BDP多火焰模型的簡化復合固體推進劑燃燒數(shù)值分析[J]. 楊月誠,周志清,周偉,馬昌兵. 固體火箭技術(shù). 2010(02)
[8]旋轉(zhuǎn)條件下長尾噴管發(fā)動機三維兩相流場數(shù)值模擬[J]. 嚴聰,何國強,劉洋. 空軍工程大學學報(自然科學版). 2009(05)
[9]溶解法研究HTPB/AP/Al復合推進劑的微觀結(jié)構(gòu)[J]. 龐維強,樊學忠. 火工品. 2009(04)
[10]金屬燃料在固體推進劑中的應用進展[J]. 龐維強,樊學忠. 化學推進劑與高分子材料. 2009(02)
博士論文
[1]含硼富燃料推進劑一次燃燒性能研究[D]. 高東磊.國防科學技術(shù)大學 2009
[2]納米鋁粉活性評判方法的建立及其額外儲能的研究[D]. 陳亮.華中科技大學 2009
[3]核殼納米金屬/Al復合粉末的制備及其性能研究[D]. 程志鵬.南京理工大學 2008
碩士論文
[1]鋁化復合底排推進劑燃燒及兩相流動特性研究[D]. 郭西良.南京理工大學 2014
[2]模型顆粒物質(zhì)的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和動力學研究[D]. 李洋.蘇州大學 2013
[3]微小顆粒碰撞與凝并模型的研究[D]. 王玉明.中國計量學院 2012
[4]復合底排推進劑點火燃燒特性研究[D]. 趙威.南京理工大學 2012
[5]納米鋁活性保持及性能表征研究[D]. 諶興.華中科技大學 2009
[6]固體推進劑細觀力學與本構(gòu)關系研究[D]. 宋丹平.武漢理工大學 2008
[7]鋁納米顆粒活性表征方法的研究[D]. 段歡.華中科技大學 2008
本文編號:3278505
【文章來源】:南京理工大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:87 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 研究背景及意義
1.2 國內(nèi)外的研究進展
1.2.1 金屬燃燒劑的研究背景、特點和性質(zhì)
1.2.2 Al化復合推進劑包裹模型與燃燒表面Al顆粒凝聚的特性研究
1.3 本文主要的研究內(nèi)容
2 AP/HTPB復合推進劑能量特性、顆粒碰撞理論以及某種包裹模型的分析
2.1 引言
2.2 固體火箭推進劑的能量特性
2.2.1 固體火箭推進劑能量的相關量
2.2.2 提高固體推進劑能量特性的途徑
2.3 復合推進劑中顆粒碰撞理論
2.3.1 初始狀態(tài)
2.3.2 碰撞時間
2.3.3 逃離時間
2.3.4 碰撞動力學模型
2.4 Al化AP/HTPB包裹模型介紹
2.4.1 相關變量
2.4.2 某種包裹模型原理
2.4.3 包裹模型分析
2.4.4 離散元軟件PFC在包裹模型中的應用
2.5 本章小結(jié)
3 二維空間內(nèi)顆粒隨機分布的模擬
3.1 二維隨機分布模型的建立
3.1.1 碰撞的基本原理
3.1.2 二維顆粒碰撞的模型建立
3.2 二維隨機分布模型仿真計算
3.2.1 二維多模型的仿真計算與分析對比
3.2.2 二維多顆粒仿真計算與分析
3.3 本章小節(jié)
4 Al化AP/HTPB復合推進劑的顆粒分布的模擬
4.1 三維顆粒的碰撞原理
4.2 三維顆粒的模擬與仿真分析
4.2.1 三維顆粒的模擬
4.2.2 顆粒數(shù)量和直徑增長率對粒徑的影響
4.3 Al化AP/HTPB復合推進劑的模擬與分析
4.3.1 Al化AP/HTPB復合推進劑的包裹模型建立
4.3.2 Al化AP/HTPB復合推進劑的包裹模型仿真計算
4.4 本章小結(jié)
5 Al化AP/HTPB復合固體火箭推進劑中鋁顆粒的凝聚分析
5.1 引言
5.2 顆粒發(fā)生凝聚的凝聚模型
5.2.1 常見的幾種凝聚模型
5.2.2 顆粒凝聚模型的建立
5.3 二維空間內(nèi)顆粒的凝聚計算
5.3.1 二維顆粒的隨機分布
5.3.2 二維顆粒的凝聚計算
5.4 Al化AP/HTPB復合推進劑中Al的凝聚計算
5.4.1 Al顆粒與AP顆粒的隨機分布
5.4.2 Al化AP/HTPB復合推進劑中Al顆粒凝聚的仿真計算
5.5 本章小節(jié)
6 結(jié)束語
6.1 工作總結(jié)
6.2 問題與展望
致謝
參考文獻
【參考文獻】:
期刊論文
[1]高速旋轉(zhuǎn)固體火箭發(fā)動機內(nèi)流場數(shù)值計算[J]. 郝雯,封鋒,羅盟,謝愛元. 固體火箭技術(shù). 2013(04)
[2]模擬顆粒凝并過程的快速Monte Carlo方法[J]. 徐祖?zhèn)?趙海波,劉昕,鄭楚光. 計算物理. 2013(01)
[3]顆粒圓孔射流碰撞并行直接數(shù)值模擬算法研究[J]. 李德波,樊建人,陳鑫蔚,羅坤,岑可法. 工程熱物理學報. 2012(02)
[4]撞擊流中顆粒碰撞傳熱理論模型研究[J]. 杜敏,郝英立,張濤,周賓,郭宏偉. 工程熱物理學報. 2012(02)
[5]多相流中顆粒旋轉(zhuǎn)運動特性的研究進展[J]. 王勤輝,楊秋輝,吳學成,駱仲泱,岑可法. 化工學報. 2011(09)
[6]旋轉(zhuǎn)固體發(fā)動機燃燒室-噴管兩相流數(shù)值仿真[J]. 馮喜平,趙勝海,曹琪. 計算機仿真. 2011(07)
[7]基于BDP多火焰模型的簡化復合固體推進劑燃燒數(shù)值分析[J]. 楊月誠,周志清,周偉,馬昌兵. 固體火箭技術(shù). 2010(02)
[8]旋轉(zhuǎn)條件下長尾噴管發(fā)動機三維兩相流場數(shù)值模擬[J]. 嚴聰,何國強,劉洋. 空軍工程大學學報(自然科學版). 2009(05)
[9]溶解法研究HTPB/AP/Al復合推進劑的微觀結(jié)構(gòu)[J]. 龐維強,樊學忠. 火工品. 2009(04)
[10]金屬燃料在固體推進劑中的應用進展[J]. 龐維強,樊學忠. 化學推進劑與高分子材料. 2009(02)
博士論文
[1]含硼富燃料推進劑一次燃燒性能研究[D]. 高東磊.國防科學技術(shù)大學 2009
[2]納米鋁粉活性評判方法的建立及其額外儲能的研究[D]. 陳亮.華中科技大學 2009
[3]核殼納米金屬/Al復合粉末的制備及其性能研究[D]. 程志鵬.南京理工大學 2008
碩士論文
[1]鋁化復合底排推進劑燃燒及兩相流動特性研究[D]. 郭西良.南京理工大學 2014
[2]模型顆粒物質(zhì)的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和動力學研究[D]. 李洋.蘇州大學 2013
[3]微小顆粒碰撞與凝并模型的研究[D]. 王玉明.中國計量學院 2012
[4]復合底排推進劑點火燃燒特性研究[D]. 趙威.南京理工大學 2012
[5]納米鋁活性保持及性能表征研究[D]. 諶興.華中科技大學 2009
[6]固體推進劑細觀力學與本構(gòu)關系研究[D]. 宋丹平.武漢理工大學 2008
[7]鋁納米顆粒活性表征方法的研究[D]. 段歡.華中科技大學 2008
本文編號:3278505
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