固体火箭冲压发动机补燃室性能研究

发布时间：2017-04-14 05:18

  本文关键词：固体火箭冲压发动机补燃室性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：固体火箭冲压发动机将固体火箭技术和冲压技术结合在一起,具有比冲高、速度快、重量轻、射程远、机动性能好和结构简单等诸多优点,最大限度地满足了新一代导弹对动力装置提出的要求,具有广阔的研究前景。 提高补燃室内空气同燃气的掺混性能与燃烧效率是固体火箭冲压发动机的关键技术之一。补燃室内空气同燃气的掺混、燃烧过程较为复杂,影响补燃效率的因素很多。为了改善掺混性能,组织好二次燃烧,必须从影响掺混与燃烧的各个环节去寻找改善的具体方法。本文研究的主要目的是通过结构和工作参数对补燃室内的掺混与燃烧过程的影响分析,研究提高补燃效率的方法与途径,从而为壅塞式固体火箭冲压发动机补燃室的设计提供依据。 文中基于N-S方程、RNG k-ε湍流模型和涡破碎模型,对壅塞式固冲发动机补燃室燃烧流场进行了三维数值模拟,研究了补燃室设计参数和工作参数对补燃效率的影响。得出的结论如下:1、补燃室内流场十分复杂,存在头部回流和轴向涡流,涡流和回流的强度同补燃室的构型有关;2、减小进气道尺寸,空气动量增加,头部回流和轴向涡流增强,补燃效率增加:3、加大进气夹角,空气动量的径向分量加大,头部回流增加,轴向涡流增强,补燃效率加大;4、增加喷嘴的数目,燃气均匀,头部回流增加,轴向涡流增强,掺混增强,补燃效率提高;5、加大喷嘴扩张比,头部回流增加,轴向涡流增强,掺混增强,补燃效率提升;6、增加空燃比,补燃效率增加;7、在喷嘴数目较少和扩张比较小时,增加燃气发生器工作压强补燃效率增加。 发展了一种测量补燃室温度场进行固冲发动机补燃室燃烧流动数值模拟校验和性能评估的实验方法,设计了实验发动机和测温耙,并开展了实验研究工作,对本文的数值方法进行了实验校验,温度的实验测量值同数值模拟值之间较好的一致性表明本文采用的数值方法是可信的。
【关键词】：固体火箭冲压发动机 壅塞 数值模拟 直连实验 补燃效率
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：V435
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-17
• 1．1 研究背景7-8
• 1．2 固体火箭冲压发动机关键技术8-9
• 1．3 各国研究现状与几种发动机的比较9-15
• 1．4 本文的研究内容15-17
• 第二章 固冲发动机补燃室燃烧流场数值模拟方法17-37
• 2．1 固冲发动机数值模拟研究进展17-20
• 2．2 固体火箭冲压发动机补燃室流场仿真模型20-27
• 2．2．1 固冲发动机补燃室流场简化假设20-21
• 2．2．2 基本方程21-23
• 2．2．3 湍流模型23-26
• 2．2．4 燃烧模型26-27
• 2．3 数值方法27-29
• 2．4 边界条件与流场初始化29-31
• 2．4．1 质量入口边界29-30
• 2．4．2 壁面边界30
• 2．4．3 对称边界30
• 2．4．4 压强出口边界30-31
• 2．5 FLUENT软件介绍31
• 2．6 燃烧效率分析31-32
• 2．7 数值校验32-36
• 2．8 本章小结36-37
• 第三章 固冲发动机补燃室掺混性能数值模拟37-62
• 3．1 物理模型及计算方案37-38
• 3．2 计算边界及网格划分38-39
• 3．3 固体火箭冲压发动机补燃室掺混性能分析39-61
• 3．3．1 进气道截面尺寸的影响分析39-43
• 3．3．2 进气道轴向夹角的影响43-46
• 3．3．3 进气道头部距离的影响46-48
• 3．3．4 喷嘴数目的影响48-50
• 3．3．5 喷嘴扩张比的影响50-52
• 3．3．6 喷嘴安装角度的影响52-53
• 3．3．7 空燃比对掺混性能的影响53-59
• 3．3．8 燃气发生器压强对掺混性能的影响59-61
• 3．4 小结61-62
• 第四章 实验研究62-85
• 4．1 固体火箭冲压发动机地面实验模拟技术62-64
• 4．2 直连式实验系统设计64-77
• 4．2．1 研究方案与实验系统64-66
• 4．2．2 空气供应系统66-67
• 4．2．3 实验发动机设计67-74
• 4．2．4 测温耙设计74-76
• 4．2．5 测控系统76-77
• 4．3 实验及数据分析77-84
• 4．3．1 实验一77-78
• 4．3．2 实验二78-81
• 4．3．3 实验三81-84
• 4．4 小结84-85
• 第五章 结论及建议85-87
• 5．1 全文工作总结85-86
• 5．2 对进一步研究工作的建议86-87
• 致谢87-88
• 参考文献88-91

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 李海龙;某型固冲发动机进气道流场和结构模拟仿真[D];内蒙古工业大学;2007年

2 阮建则;固体火箭冲压发动机设计与性能分析的工程方法[D];西北工业大学;2007年

3 王妮;新型中远程空空导弹设计与性能分析[D];西北工业大学;2007年

4 赵春宇;冲压发动机补燃室工作过程数值仿真研究[D];南京理工大学;2006年

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本文编号：305296