流量可调固体火箭冲压发动机燃气发生器工作特性研究
发布时间：2020-12-10 16:35
固体火箭冲压发动机结构简单,工作性能可靠,在战术导弹领域中占主导地位,然而传统的固体火箭冲压发动机很难改变推力,由于推力调节能力的不足,限制了导弹的灵活性,燃气发生器的流量调节技术使固体火箭冲压发动机保留了原有的优势同时还具备了变推力的能力。本文围绕调节原理和系统设计、稳态数值模拟和非稳态数值模拟等几个方面对流量可调的固体火箭冲压发动机燃气发生器的工作特性展开研究。(1)根据内弹道公式列出了平衡压强计算公式推导过程,分析了燃气流量调节原理,通过期望达到的压强调节范围完成了喷管尺寸的设计,简述了燃气流量调节系统的组成部分,建立了等效喉部面积计算方法。(2)基于燃气发生器工作过程的基本假设,建立了燃气发生器稳态数值模拟计算模型,分析了针阀和喷管的构型、位置、结构等因素对燃气发生器工作特性和燃气发生器羽流流场的影响。采用铺层法建立了燃气发生器非稳态数值计算中模拟针阀运动的动网格计算模型,将数值计算结果与热试车实验结果进行对比,分析了针阀作动速度、燃气发生器自由容积和推进剂压强指数等因素对燃气发生器工作特性的影响。(3)通过对不同构型的针阀喷管进行等效喉部面积响应速度计算和燃气发生器喷管内流场...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１气动式驱动系统??如图２．１所示，气动驱动包括三个子系统：空气压缩和处理系统、控制系统、输出??
进行一些删减再划分之后，便产生了?Ｃ网格和Ｙ／Ｌ网格，使用Ｏ－Ｂｌｏｃｋ可以生成普通??结构网格无法生成的“边”，从而解决了圆弧或其他复杂形状“块”顶点处的网格扭曲，??同时能在近壁面对网格边界层进行加密［７６］。图３．１给出了采用Ｏ－Ｂｌｏｃｋ前后针阀头部圆??弧处网格质量对比。??１８??
图４．２燃气发生器工作过程计算域网格??在计算区域内采用结构网格，于壁面及喉部对网格进行加密，保证计算精度，远场??网格相对稀疏，节省计算机资源，计算网格如图４．２所示。??４．２调节阀构型对燃气发生器工作特性的影响研宄??不同构型的针阀对流场和喷管效率影响的对比是燃气发生器设计的重要依据，本节??主要研宄基于前述理论基础情况下，燃气发生器中针阀的构型对燃气发生器工作性能和??羽流的影响。??４．２．１网格无关性验证??网格的疏密对数值计算的结果影响很大，只有当网格数的增加对计算结果影响不大??时，数值模拟计算结果才具有意义。本节中通过对粗、中、细三种不同疏密程度的网格??进行数值计算，对比出口截面马赫数和轴线马赫数分布情况来进行网格无关性的验证，??计算结果如图４．３、４．４所示，可以看出当采用粗网格时，计算结果与中网格和细网格差??距较大，而中网格与细网格计算结果相差不多，为节省计算机资源，本文数值计算中均??采用中网格划分。??５．０??３．０???——粗网格?——粗网格??４．５．—Ｓ?Ｊ＼?＾?－??２〇?Ｉ?■?１?｜?｜?｜?■量■里■?１?■魏■?Ｉ?０?０?■■番?＿?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?？?．??０?！?２３４５６７８９?１０?＇?２０?２２?２４?２６?２８?３０?３２?３４?３６?３８?４０??位罝（ｍｍ＞?位置（ｍｍ）??图４．３出口截面马赫数分布?图４．４轴线马赫数分布??４．２．２调节阀头部构型对等效喉部面积的影响??综合理论分析和实际应用需求
【参考文献】：
期刊论文
[1]可变流量固体冲压发动机技术研究进展与展望[J]. 霍东兴,闫大庆,高波. 固体火箭技术. 2017(01)
[2]固体火箭冲压发动机推力调节和进气道喘振保护的切换控制[J]. 牛文玉,刘顶新. 弹箭与制导学报. 2015(04)
[3]固体火箭冲压发动机燃气流量调节的负调现象[J]. 曹军伟,何国强,崔金平,张鑫,王希亮. 固体火箭技术. 2015(03)
[4]固体火箭发动机冷气冲击瞬态内流场分析[J]. 何凡,余陵,蔡文祥,杨玲. 固体火箭技术. 2015(01)
[5]基于动网格的喉栓式推力可调喷管内流场数值模拟[J]. 唐金兰,宋慧敏,李进贤,冯喜平. 固体火箭技术. 2014(05)
[6]基于响应面法的喉栓式喷管型面优化设计[J]. 成沉,鲍福廷,刘旸,许昊. 固体火箭技术. 2014(01)
[7]非同轴喉栓式推力调节喷管性能影响因素分析[J]. 唐金兰,胡博,李进贤,冯喜平. 弹箭与制导学报. 2013(04)
[8]压力指数对固体火箭发动机推力调节影响分析[J]. 孙立刚,张铎. 科学技术与工程. 2012(14)
[9]高燃温喉栓式变推力固体火箭发动机试验[J]. 王佳兴,魏志军,王宁飞. 推进技术. 2012(01)
[10]变推力固体火箭发动机非稳态影响因素研究[J]. 王佳兴,魏志军,王宁飞. 北京理工大学学报. 2011(09)
硕士论文
[1]锥阀式燃气流量调节系统设计与实验研究[D]. 何坤.南京理工大学 2017
[2]固体火箭冲压发动机燃气流量调节技术研究[D]. 王龙.哈尔滨工业大学 2014
[3]固体火箭冲压发动机燃气流量调节控制系统研究[D]. 赵泽敏.南京理工大学 2014
[4]喉栓式可控固体火箭发动机推力调节研究[D]. 苗禾状.哈尔滨工程大学 2009
[5]喉栓发动机推力调节特性研究[D]. 李娟.西北工业大学 2007
[6]喉栓式变推力固体发动机原理试验研究[D]. 王毅林.西北工业大学 2007
本文编号：2909017
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１气动式驱动系统??如图２．１所示，气动驱动包括三个子系统：空气压缩和处理系统、控制系统、输出??
进行一些删减再划分之后，便产生了?Ｃ网格和Ｙ／Ｌ网格，使用Ｏ－Ｂｌｏｃｋ可以生成普通??结构网格无法生成的“边”，从而解决了圆弧或其他复杂形状“块”顶点处的网格扭曲，??同时能在近壁面对网格边界层进行加密［７６］。图３．１给出了采用Ｏ－Ｂｌｏｃｋ前后针阀头部圆??弧处网格质量对比。??１８??
图４．２燃气发生器工作过程计算域网格??在计算区域内采用结构网格，于壁面及喉部对网格进行加密，保证计算精度，远场??网格相对稀疏，节省计算机资源，计算网格如图４．２所示。??４．２调节阀构型对燃气发生器工作特性的影响研宄??不同构型的针阀对流场和喷管效率影响的对比是燃气发生器设计的重要依据，本节??主要研宄基于前述理论基础情况下，燃气发生器中针阀的构型对燃气发生器工作性能和??羽流的影响。??４．２．１网格无关性验证??网格的疏密对数值计算的结果影响很大，只有当网格数的增加对计算结果影响不大??时，数值模拟计算结果才具有意义。本节中通过对粗、中、细三种不同疏密程度的网格??进行数值计算，对比出口截面马赫数和轴线马赫数分布情况来进行网格无关性的验证，??计算结果如图４．３、４．４所示，可以看出当采用粗网格时，计算结果与中网格和细网格差??距较大，而中网格与细网格计算结果相差不多，为节省计算机资源，本文数值计算中均??采用中网格划分。??５．０??３．０???——粗网格?——粗网格??４．５．—Ｓ?Ｊ＼?＾?－??２〇?Ｉ?■?１?｜?｜?｜?■量■里■?１?■魏■?Ｉ?０?０?■■番?＿?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?？?．??０?！?２３４５６７８９?１０?＇?２０?２２?２４?２６?２８?３０?３２?３４?３６?３８?４０??位罝（ｍｍ＞?位置（ｍｍ）??图４．３出口截面马赫数分布?图４．４轴线马赫数分布??４．２．２调节阀头部构型对等效喉部面积的影响??综合理论分析和实际应用需求
【参考文献】：
期刊论文
[1]可变流量固体冲压发动机技术研究进展与展望[J]. 霍东兴,闫大庆,高波. 固体火箭技术. 2017(01)
[2]固体火箭冲压发动机推力调节和进气道喘振保护的切换控制[J]. 牛文玉,刘顶新. 弹箭与制导学报. 2015(04)
[3]固体火箭冲压发动机燃气流量调节的负调现象[J]. 曹军伟,何国强,崔金平,张鑫,王希亮. 固体火箭技术. 2015(03)
[4]固体火箭发动机冷气冲击瞬态内流场分析[J]. 何凡,余陵,蔡文祥,杨玲. 固体火箭技术. 2015(01)
[5]基于动网格的喉栓式推力可调喷管内流场数值模拟[J]. 唐金兰,宋慧敏,李进贤,冯喜平. 固体火箭技术. 2014(05)
[6]基于响应面法的喉栓式喷管型面优化设计[J]. 成沉,鲍福廷,刘旸,许昊. 固体火箭技术. 2014(01)
[7]非同轴喉栓式推力调节喷管性能影响因素分析[J]. 唐金兰,胡博,李进贤,冯喜平. 弹箭与制导学报. 2013(04)
[8]压力指数对固体火箭发动机推力调节影响分析[J]. 孙立刚,张铎. 科学技术与工程. 2012(14)
[9]高燃温喉栓式变推力固体火箭发动机试验[J]. 王佳兴,魏志军,王宁飞. 推进技术. 2012(01)
[10]变推力固体火箭发动机非稳态影响因素研究[J]. 王佳兴,魏志军,王宁飞. 北京理工大学学报. 2011(09)
硕士论文
[1]锥阀式燃气流量调节系统设计与实验研究[D]. 何坤.南京理工大学 2017
[2]固体火箭冲压发动机燃气流量调节技术研究[D]. 王龙.哈尔滨工业大学 2014
[3]固体火箭冲压发动机燃气流量调节控制系统研究[D]. 赵泽敏.南京理工大学 2014
[4]喉栓式可控固体火箭发动机推力调节研究[D]. 苗禾状.哈尔滨工程大学 2009
[5]喉栓发动机推力调节特性研究[D]. 李娟.西北工业大学 2007
[6]喉栓式变推力固体发动机原理试验研究[D]. 王毅林.西北工业大学 2007
本文编号：2909017
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