考虑结构间隙的喷管一体化仿真优化设计及故障分析研究

发布时间：2021-03-24 03:20

　　固体火箭发动机以其结构简单、可靠性高、发射准备时间短等优势,在军事领域中获得青睐。固体火箭发动机向着“高能化、大型化、高过载、宽适应”方向的发展,对固体火箭发动机设计,尤其是喷管设计提出了新的、更高的要求。喷管设计除了性能设计等内容外,其内部流动、热防护结构的传热与热应力问题也是研究人员必须考虑的,依次保证喷管热防护结构具有一定的可靠性。本文以固体火箭发动机喷管结构间隙设计及其引起的故障问题为突破口,开展了喷管热结构一体化耦合数值分析方法在固体火箭发动机喷管结构间隙优化设计中的应用及试验研究,另外进行了由结构间隙设计引起的喷管故障分析。全文主要研究工作和结论分为以下几个方面:（1）根据固体火箭发动机工作特点,综合考虑了接触热阻、摩擦热耗散过程中的能量分配以及接触对分离后的辐射传热等因素,建立了考虑结构间隙设计的喷管热结构非线性多物理场耦合一体化数值分析模型;（2）针对某型固体火箭发动机喷管结构间隙设计问题,采用上述分析模型,分别进行了9种间隙匹配模式下的热结构分析,基于“工作阶段是否存在某一段时间内各接触对接触单元数均为零”的穿火判定准则,进行了结构间隙优化设计,考核了优化结果喷管的结... 

【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

全文逻辑框图

图 2-1 不同耦合分析方法流程示意图研究问题的主要方面立足于喷管热防护结构的热响应及力学响管变形情况以及喷管变形后对流场建立的反作用，并不是本文重本文考虑传热及热应力场的直接耦合分析。

有限元计算流程图

【参考文献】：
期刊论文
[1]固体火箭发动机实验条件下基于拉瓦尔喷管变流道参数的4D编织C/C复合材料烧蚀性能（英文）[J]. 惠卫华,鲍福廷,魏祥庚,刘旸.  新型炭材料. 2017(04)
[2]C/C扩张段典型连接结构热应力对比分析及试验研究[J]. 李耿,王周成,生志斐,赵康,侯晓.  固体火箭技术. 2017(03)
[3]某型导弹助推器潜入式喷管失效机理分析[J]. 许彪,高山,李高春,董可海,李建军.  兵器装备工程学报. 2017(05)
[4]轴编C/C复合材料喉衬的多尺度烧蚀分析方法[J]. 汪海滨,李鑫.  固体火箭技术. 2017(03)
[5]高超声速飞行器流-热-固耦合研究现状与软件开发[J]. 桂业伟,刘磊,代光月,张立同.  航空学报. 2017(07)
[6]基于三维激光扫描技术的喷管烧蚀形貌数据重构及分析[J]. 刘锐,陈雄,周长省,于溪.  固体火箭技术. 2016(03)
[7]某发动机石墨喉衬的裂纹成因分析[J]. 熊波,白彦军,唐敏.  固体火箭技术. 2016(02)
[8]国外火箭发射及故障情况统计分析[J]. 曲晶,张绿云.  中国航天. 2016(02)
[9]喉衬用石墨材料的性能和功能评价[J]. 苏君明,谢乔,冯婧,朱艳,张明,肖志超.  固体火箭技术. 2015(04)
[10]基于统计学的旋转火箭发动机喷管热结构分析[J]. 孙林,阎海生,鲍福廷.  固体火箭技术. 2015(03)

博士论文
[1]喉栓式固体变推力发动机推力调控方法及性能仿真研究[D]. 成沉.西北工业大学 2017
[2]高硅氧/酚醛复合材料的烧蚀机理及热—力学性能研究[D]. 时圣波.哈尔滨工业大学 2013
[3]SRM喉衬用炭/炭复合材料烧蚀性能研究[D]. 尹健.中南大学 2007
[4]粘弹性界面断裂与固体火箭发动机界面脱粘研究[D]. 刘甫.国防科学技术大学 2005

硕士论文
[1]碳/酚醛复合材料烧蚀行为研究[D]. 赵小光.哈尔滨工业大学 2015
[2]碳/碳复合材料喉衬热结构分析及失效行为研究[D]. 郑权.哈尔滨工业大学 2011
[3]喷管喉衬材料烧蚀实验研究[D]. 董昊.西北工业大学 2007
[4]喷管热防护的有限元数值分析[D]. 王作良.哈尔滨工程大学 2006
[5]固体火箭发动机故障诊断专家系统研究[D]. 刘伟.南京理工大学 2005
[6]固体火箭发动机喷管热结构CAD设计[D]. 郭大庆.西北工业大学 2005
[7]再生冷却式液体火箭发动机推力室设计CAD技术研究[D]. 邓恒.西北工业大学 2005
[8]碳/碳固体火箭发动机柔性喷管热及热－结构耦合作用研究[D]. 沈勇.华中科技大学 2004



本文编号：3096960