水下热动力闭式循环的燃烧过程数值模拟

发布时间：2024-03-19 03:00

　　Li/SF₆热源系统是一种先进的贮备化学能推进系统,其优点在于反应放出高能热量的同时可以不向容器外排出废料废气,从而构成闭式循环,不受外界环境背压影响,是一种理想的用于水下的热动力系统。锂和六氟化硫的反应十分剧烈,不易控制;浸没喷射反应中锂是以熔融态充满整个燃烧室,反应过程在实验中观察比较困难。因此,数值模拟方法在研究中起到重要作用。本文的研究对象为六氟化硫气体在充满熔融锂的燃烧室内与锂液发生燃烧反应的过程。首先对模型进行合理简化,采用欧拉-拉格朗日方法以及涡耗散模型对浸没喷射反应流场进行仿真计算。数值模拟结果与文献数据有良好的吻合度,验证了所采用数学物理模型的可行性。通过对燃烧过程中的温度、压强、组分等分布及其形成原因的分析,确定了反应区的结构和尺度,在此基础上研究了锂液初温和六氟化硫喷射速度以及喷注方式对于燃烧流场的影响。结果发现提高锂液初温和增大六氟化硫的喷射速度都能够缩短燃烧室流场达到稳定的时间,并能提高系统换热能力。对于稳定后的燃烧流场,六氟化硫喷射速度对流场的形态和分布作用比较显著,而锂液初温对于燃烧流场的影响较小;以两个喷嘴对向喷注的方式能够显著增强...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1水下动力推进系统

第1章绪论1研究背景近年来人们对海洋资源的日益关注，越来越多的技术也在向水中应用转型和发箭发动机技术和水下热动力的结合就是一个很好的例子。与火箭的工作方式类似航行体也可以通过自身携带燃料和氧化剂克服复杂的水下环境，将能源转化为工能，继而转化为推力。相较于电动力系统，热动力....

图1.2Li/SF6燃料推进系统原理图

能量密度和比热能高，1kg锂燃料可产生热量13kW·h，即每千3kW·h=-4.68×104kJ，反应过程稳定、无噪声；反应物Li和SF6安全、无毒、无腐蚀性、材料价格较低、系统易境压强影响；反应后不产生排放物、无污染，燃烧产物硫化锂（Li2S）和氟化锂。两种产物的密度....

图2.1二维有限体积法的离散

图2.1二维有限体积法的离散差分格式（2-9）带入到式（2-8）中得到式（)()[()()=++aabFDDPPnbnbwWPeEPwPWφφφφφφφφ21()()()=====Δ=++Δ=+=wweeP....

图2.3离散相与连续相间耦合计算流程图

)()()kkjkkkhkrkjkkkvcTnQQQxcT=++ρ行计算时，Fluent跟踪计算粒子沿运动轨物理量耦合到后续连续相的计算中。离散起作用，二者交替求解各自相的控制方程热量、质量与动量交换如图2.2所示：图2.2离散相与连续相的质量、动量和....

本文编号：3932221