基于Simulink的延伸喷管燃气展开过程联合仿真

发布时间：2021-03-09 21:17

　　为进一步优化作动筒式双级延伸喷管的设计参数,需要对延伸喷管展开的全过程进行更加细致的分析与仿真。针对作动筒式双级延伸喷管采用燃气发生器展开的工况,通过在Matlab/Simulink中构建燃气发生器内药柱燃烧与作动筒内燃气的膨胀做功模型,结合Ansys动力学仿真模块,对延伸喷管从燃气发生器点火开始到延伸喷管展开到位的全过程进行联合仿真。将仿真结果与试验数据对比,证明了模型可以较为准确地预测出工作过程中作动筒内压强的峰值、展开到位时压强值以及燃烧完毕时作动筒残压值,最大误差约10%。仿真结果表明,建立的燃烧-传递-做功-展开的模型合理可靠,可较为准确地预估出燃气发生器药量变化对延伸喷管展开动力学参数的影响,具有较强的工程应用价值。 

【文章来源】：固体火箭技术. 2020,43(06)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

药片尺寸图

在Ansys中对1/4延伸喷管进行建模，给定作动筒上的摩擦阻力、到位等效阻力以及燃气对延伸锥的作用力，以作动筒内压作为输入量，输出作动筒上端在作动筒展开方向上的的速度和加速度。三维模型如图2所示。在模型中，作动筒阻力通过设置作动筒上的预紧力和摩擦系数给出;延伸锥展开到位阻力的产生包含了与密封圈摩擦和碰撞过程，模型中采用近似曲线进行模拟，图3中纵轴为延伸锥展开到位阻力(等效在II级延伸锥上)，横轴为II级延伸锥质心轴向坐标。亦可采用显式动力学计算出阻力随展开位移变化曲线，作为参数输入模型中;尾部燃气产生的阻力与发动机工作状态以及延伸喷管展开位置有关，在发动机工作状态稳定的情况下，采用流场计算得到尾部燃气阻力随延伸锥展开位移的变化曲线，并作为参数输入模型中。图4中纵轴为两级延伸锥所受的燃气阻力，横轴为II级延伸锥质心轴向坐标。

在模型中，作动筒阻力通过设置作动筒上的预紧力和摩擦系数给出;延伸锥展开到位阻力的产生包含了与密封圈摩擦和碰撞过程，模型中采用近似曲线进行模拟，图3中纵轴为延伸锥展开到位阻力(等效在II级延伸锥上)，横轴为II级延伸锥质心轴向坐标。亦可采用显式动力学计算出阻力随展开位移变化曲线，作为参数输入模型中;尾部燃气产生的阻力与发动机工作状态以及延伸喷管展开位置有关，在发动机工作状态稳定的情况下，采用流场计算得到尾部燃气阻力随延伸锥展开位移的变化曲线，并作为参数输入模型中。图4中纵轴为两级延伸锥所受的燃气阻力，横轴为II级延伸锥质心轴向坐标。图4 喷管燃气阻力曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]双级延伸喷管高空展开过程动力学耦合仿真研究[J]. 赵博文,田维平,董新刚,宋学宇,曹涛峰.  固体火箭技术. 2020(02)
[2]动滑轮系统对延伸喷管展开动力学的影响[J]. 陈鹏,任全彬,尤军峰.  固体火箭技术. 2018(05)
[3]级间热分离条件下带有延伸喷管的固体火箭发动机尾部流场分析[J]. 白宏伟,尤军峰,张铎,姚谦.  固体火箭技术. 2008(06)
[4]延伸喷管展开ADAMS动力学仿真（英文）[J]. 董飞,尤军峰.  固体火箭技术. 2008(01)
[5]固体火箭发动机延伸喷管展开动力学分析[J]. 尤军峰,校金友,张铎,甘晓松,任全彬.  推进技术. 2008(01)
[6]延伸喷管延展撞击动力学分析[J]. 宋金松,刘勇琼,尤军峰,徐秉恒,何树范.  固体火箭技术. 2003(04)

硕士论文
[1]空间气囊在燃气作用下充气展开过程数值模拟[D]. 信志涛.南京理工大学 2018



本文编号：3073492