高总焓来流条件下固体燃料冲压发动机自点火特性研究
发布时间：2020-07-20 12:26
【摘要】：高速冲压推进动能弹是一种采用固体燃料冲压发动机(SFRJ)作为动力装置的新型近程小口径防空动能弹,具有飞行速度快、准确度高、终点动能高、威力大等优点。本文以固体燃料冲压发动机在小口径防空动能弹领域中的应甩为背景,采用数值模拟和实验研究相结合的方法,开展了对高总焓来流条件下固体燃料冲压发动机自点火规律的研究。在Fluent平台上,基于二维轴对称雷诺时均N-S方程,C2H4-空气10组分12步化学反应模型,自定义函数(UDF)源项添加及k-ω SST湍流模型,对某固体燃料冲压发动机模型的自点火过程进行了非定常模拟,分析了自点火过程中不同阶段燃烧室内流场及各组分的变化情况。结果表明:SFRJ自点火过程可分为四个阶段:能量积累阶段、局部着火阶段、火焰传播阶段和火焰发展阶段,各阶段燃烧室内流场有不同的变化规律;初始火核首先出现在燃烧室头部台阶后的位置;自点火过程中固体燃料的燃面退移速率经历了缓慢上升-快速上升-小幅下降并稳定的过程。对高总焓下固体燃料冲压发动机自点火过程进行了准定常模拟,对比分析了成功自点火和未能自点火时的流场特征,对不同参数对SFRJ自点火性能和自点火工作特性的影响进行了研究,结果表明:影响发动机能否自点火的关键是回流区头部区域的化学反应强度能否满足形成初始火核的要求;固体燃料冲压发动机存在自点火流量极限和来流总温极限,来流总温增加会减小自点火流量极限;增加进气流量,提高来流总温,增大台阶高度,均会增大固体燃料的燃面退移速率,台阶高度对SFRJ燃烧室内流场的回流区和再发展区有着相反的影响。完成了高总焓空气来流条件下固体燃料冲压发动机地面直连式实验,进行了不同参数下的自点火实验,并与仿真结果进行了对比。结果表明:燃烧室压力会直接影响固体燃料冲压发动机的自点火过程,低压情况自点火可靠性不高,压力的大小对固体燃料燃速基本没有影响;根据进气流量大小的不同,发动机工作存在稳定燃烧、振荡燃烧、自点火临界三种状态;补燃室对固体燃料的燃速影响并不大;燃速随进气流量和来流总温的增大而增大。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ410.3
【图文】：
——Ｈ｜？？逡逑图１．３美国２０３ｍｍＳＦＲＪ尾翼稳定弹逡逑２０世纪９０年代，俄罗斯三角旗设计局研制出Ｒ－７７主动雷达制导超视距空逡逑空导弹，弹径为３００ｍｍ，弹长为３．６ｍ，最大射程为ｌＯＯｋｍ，可挂载与多数拦截逡逑无人机和巡航导弹，并以卓越的作战性能著称。此后，该局又推出多个Ｒ－７７导逡逑弹的衍生型号。为提高射程，维姆佩尔设计局将其发动机改成ＫＬＲＤ－ＴＴ型固体逡逑燃料冲压发动机，射程可达Ｉ６０ｋｍ，如图１．４所示。目前正进行地面及飞行试验。逡逑＊邋＂＊＼逦邋￣￣￣￣￣邋—逦￣邋＇邋．逦－ｆｆｐ－＾逡逑图１．４俄罗斯Ｒ－７７Ｍ－ＰＤ空空导弹逡逑２０世纪９０年代，瑞典国防研宄院开始进行不同口径的ＳＦＲＪX棾膛诘难绣义襄常⒒谧颊婵盏滥Ｐ停赐屏Φ扔谧枇Γ岢隽隋澹樱疲遥试龀膛诘募蛞族义仙杓品椒
本文编号：2763439
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ410.3
【图文】：
——Ｈ｜？？逡逑图１．３美国２０３ｍｍＳＦＲＪ尾翼稳定弹逡逑２０世纪９０年代，俄罗斯三角旗设计局研制出Ｒ－７７主动雷达制导超视距空逡逑空导弹，弹径为３００ｍｍ，弹长为３．６ｍ，最大射程为ｌＯＯｋｍ，可挂载与多数拦截逡逑无人机和巡航导弹，并以卓越的作战性能著称。此后，该局又推出多个Ｒ－７７导逡逑弹的衍生型号。为提高射程，维姆佩尔设计局将其发动机改成ＫＬＲＤ－ＴＴ型固体逡逑燃料冲压发动机，射程可达Ｉ６０ｋｍ，如图１．４所示。目前正进行地面及飞行试验。逡逑＊邋＂＊＼逦邋￣￣￣￣￣邋—逦￣邋＇邋．逦－ｆｆｐ－＾逡逑图１．４俄罗斯Ｒ－７７Ｍ－ＰＤ空空导弹逡逑２０世纪９０年代，瑞典国防研宄院开始进行不同口径的ＳＦＲＪX棾膛诘难绣义襄常⒒谧颊婵盏滥Ｐ停赐屏Φ扔谧枇Γ岢隽隋澹樱疲遥试龀膛诘募蛞族义仙杓品椒
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