隔层式多脉冲发动机工作过程仿真研究

发布时间：2017-10-12 09:27

  本文关键词：隔层式多脉冲发动机工作过程仿真研究

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【摘要】：近几年来,为了对抗各种武器装备的威胁,提高导弹的飞行性能要求越来越迫切。在作为导弹推进装置广泛使用的固体火箭发动机的研究开发中,虽然正在进行推进剂和发动机壳体的高性能改进,但仅用这些技术很难大幅度提高飞行性能。因此,为了有效改善其控制性,提高战术导弹的生存和作战能力,增加其射程,合理分配和使用能量,有时需要发动机多次启动,提供多脉冲推力。多脉冲发动机是在燃烧室内装填隔离开的多个推进剂单元,而不分离燃烧室和尾喷管,用任意定时使各部分推进剂分别进行燃烧,产生多次推力控制的固体火箭发动机。国内外现在主要研究的是双脉冲固体火箭发动机,它相对结构简单,并能达到较高的性能指标。本文以FLUENT、ANSYS数值仿真软件为平台,对多脉冲固体火箭发动机第一级点火过程内流场、第一级工作过程内流场、级间隔层传热、第二级工作过程内流场进行了数值模拟。第一级点火内流场研究表明,缝隙内各位置压强与燃烧室压强差别不大。对于不同缝隙宽度的发动机模型,缝隙内的压强差异也不明显,其对燃烧室内流场的影响可以不考虑。模拟工作过程内流场结果表明,模拟多脉冲发动机一级二级工作过程,其中包括一级内燃装药燃面推移过程以及二级端燃装药燃面推移过程。可以获得数值仿真结果,并为级间隔层传热的研究提供数据。模拟级间隔层传热过程表明,隔层导热系数对隔层传热影响最大,随着导热系数的增大,隔层传热越快;隔层厚度对隔层传热的影响次之,随着厚度的减小,隔层传热越快;燃气温度对隔层传热影响最小,基本可以忽略。
【关键词】：多脉冲 工作过程 动网格 隔层传热
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V435;TJ760.33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 多脉冲发动机工作过程概述10-15
• 1.1 双脉冲发动机结构及优点10-13
• 1.2 国内外研究状况及发展趋势13-15
• 第2章 多脉冲发动机数值仿真理论基础15-27
• 2.1 数学模型15-22
• 2.1.1 流体力学基本方程15-17
• 2.1.2 标准两方程模型17-19
• 2.1.3 壁面函数19-22
• 2.1.4 控制方程的离散化与求解22
• 2.2 固体火箭发动机点火物理化学模型22-25
• 2.2.1 固相点火理论22-23
• 2.2.2 气相点火理论23-24
• 2.2.3 异相点火理24-25
• 2.2.4 点火准则25
• 2.3 动网格生成技术25-27
• 第3章 一级脉冲点火及工作过程仿真27-43
• 3.1 点火瞬态建压过程27
• 3.2 点火冲击分析27-34
• 3.2.1 物理模型及假设27-28
• 3.2.2 边界条件及初始化28-29
• 3.2.3 数值仿真结果及分析29-34
• 3.3 一级非稳态工作过程34-42
• 3.3.1 物理模型网格及假设35-36
• 3.3.2 边界条件及初始化36-37
• 3.3.3 数值仿真结果及分析37-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 级间转换过程传热研究43-60
• 4.1 物理模型43-44
• 4.2 计算方法44
• 4.3 数值仿真结果及分析44-51
• 4.4 传热影响因素分析51-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章 二级工作过程仿真60-66
• 5.1 二级非稳态工作过程60-65
• 5.1.1 物理模型网格及假设60-61
• 5.1.2 边界条件及初始化61
• 5.1.3 数值仿真结果及分析61-65
• 5.2 本章小结65-66
• 第6章 多脉冲工作过程仿真总结66-68
• 6.1 多脉冲发动机工作过程特点66
• 6.2 结论及规律66-68
• 参考文献68-71
• 攻读学位期间发表论文及研究成果清单71-72
• 致谢72

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本文编号：1017937