固体火箭发动机尾焰毫米波辐射特性研究
本文选题:固体火箭发动机 + 尾焰 ; 参考:《华中科技大学》2015年硕士论文
【摘要】:根据黑体辐射定律,所有物理温度高于绝对零度的物体都会向外辐射电磁波能量。通过接收物体向外辐射的电磁波信号,便可获得物体的部分信息,物体的毫米波辐射探测技术就是根据这个原理来进行的。因此,对物体的毫米波辐射特性的研究是物体毫米波辐射探测的基础。目前,物体毫米波辐射特性的研究大多集中在低温辐射体(物体的温度与环境温度相差不大),而对于固体发动机尾焰这种高温物体来说,其在红外、紫外波段已进行了大量研究工作,而在毫米波波段的辐射特性研究则相对较少。因此,本文围绕固体发动机尾焰的毫米波辐射机理及辐射特性进行研究,对于固体火箭发动机尾焰的毫米波辐射探测有着重要意义。论文首先分析了固体火箭发动机尾焰的产生机理及其燃烧特性,再从分子谱线的角度,计算了尾焰产物的谱线特性。在此基础上,利用FLUENT软件进行温度场仿真,并根据仿真结果,建立了尾焰的温度场模型,同时根据燃烧特性建立了浓度分层模型,结合尾焰成分的已知谱线计算结果,得知铝化合物对尾焰亮温的贡献较大。其次,在尾焰成分中,三氧化二铝的质量分数较大,其对尾焰的辐射贡献巨大。由于三氧化二铝主要以固体颗粒的形式存在于尾焰中,因此从粒子散射的角度,计算了三氧化二铝粒子的散射特性;然后结合分层模型,从粒子角度计算了三氧化二铝对尾焰亮温的贡献,加上用谱线法计算的气体成分的辐射贡献,最终得到了固体火箭发动机尾焰的毫米波辐射特性。最后根据仿真计算要求,进行了固体火箭发动机尾焰的毫米波辐射测量实验,并将辐射测量结果同尾焰的理论计算结果进行了对比分析,验证了尾焰毫米波辐射研究的正确性,为固体火箭发动机尾焰的毫米波辐射探测提供了理论及实验依据。
[Abstract]:According to the law of blackbody radiation, all objects with physical temperatures higher than absolute zero radiate electromagnetic wave energy outward. By receiving electromagnetic wave signals from objects radiating outward, part information of objects can be obtained. Millimeter wave radiation detection techniques for objects are carried out based on this principle. The research of sex is the basis of the detection of millimeter wave radiation. At present, the research on the characteristics of millimeter wave radiation is mostly focused on the low temperature radiant body (the temperature of the object is very different from the ambient temperature). For the high temperature object of the tail flame of the solid engine, a lot of research work has been carried out in the infrared and ultraviolet bands, and in the millimeter wave wave. This paper studies the millimeter wave radiation mechanism and radiation characteristics of the solid rocket motor tail flame, so it is of great significance to the millimeter wave radiation detection of the tail flame of the solid rocket engine. On the basis of the simulation results, the temperature field model of the tail flame is established based on the simulation results. At the same time, a concentration stratification model is set up according to the combustion characteristics. According to the calculated results of the known spectrum line of the tail flame, it is found that the aluminum compound has the light temperature of the tail flame. Secondly, in the caudal flame, the mass fraction of three oxidation two aluminum is larger, and it contributes greatly to the radiation of the tail flame. Due to the three oxidation of two aluminum mainly in the form of solid particles in the tail flame, the scattering characteristics of three oxide two aluminum particles are calculated from the angle of particle scattering, and then a stratified model is combined with the particle angle. The contribution of three aluminum oxide two to the light temperature of the tail flame was calculated, and the radiation contribution of the gas component calculated by the spectral line method was added. Finally, the millimeter wave radiation characteristics of the tail flame of the solid rocket engine were obtained. Finally, the measurement experiment of the milli wave radiation of the tail flame of the solid rocket engine was carried out according to the simulation calculation, and the results of the radiation measurement were the same. The theoretical calculation results of the tail flame are compared and analyzed, and the correctness of the research on the millimeter wave radiation is verified. The theoretical and experimental basis is provided for the millimeter wave radiation detection of the tail flame of the solid rocket engine.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:V435
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,本文编号:2063295
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