鱼雷热动力发动机HAP三组元反应流场数值模拟研究

发布时间：2020-12-23 07:05

　　对于鱼雷热动力系统而言,燃烧室是其中最为关键的部件。在燃烧室中将燃料的化学能通过复杂的物理化学反应转化为热能。大部分燃料在充分燃烧反应后产生的燃气温度都能达到甚至超过2500K,对于直喷式发动机这些并不是问题,但是为提高水下推进效率,绝大多数的鱼雷都是在燃烧室后接涡轮装置,通过涡轮将热能转化为机械能,然后再推动推进器进而推进鱼雷。鱼雷动力装置中涡轮能够承受的工作温度范围一般相对较低,这就使得我们必须要在燃烧室中对燃气掺水降温。鉴于以上情况,本文利用FLUENT商用软件对鱼雷热动力发动机HAP三组元反应流场展开数值模拟研究。计算OTTO和HAP在燃烧段充分反应后的组分和热力学参数,根据发动机输出功率和受涡轮叶片所限的燃烧室燃气降温要求,对发动机燃烧室工作参数进行工程理论计算,得到理论上的反应物浓度及供应量,通过热力计算得到反应产物组分参数及能达到合理降温要求的注水量。利用FLUENT软件对上述物理过程进行数值仿真建模,利用组分运输模型建立燃烧室内的反应与混合模型,通过DPM模型建立注水模型,以此对鱼雷燃烧室内部流场进行仿真模拟,并与工程理论计算值进行对比验证。针对注水喷嘴喷注方式对流场的... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

燃烧室结构示意图

无关性验证准确的数值仿真模拟，网格的多少，疏密程度对计算结果都是有影太疏，会使模拟的流场不贴近真实，往往不容易收敛。如果网格太计算机配置的要求太高，耗费时间过长，不利于对较多工况进行分效率，得到合理性网格，本文进行了网格无关性验证，得到恰当网下，进行多种工况的分析。

24(c)网格数为 700000 时温度云图图 3.3 不同网格数下燃烧室温度云图验证ent 进行数值模拟，湍流模型选用 Realizable k -εO)入口：选用了 DPM injection 作为燃料入口边界为 300K；

【参考文献】：
期刊论文
[1]液体火箭发动机燃烧设计中的数值模式与仿真[J]. 刘义珩.  中国高新技术企业. 2016(31)
[2]水下燃气-蒸汽弹射气-液两相流场数值研究[J]. 胡晓磊,乐贵高,马大为,李仁凤.  航空动力学报. 2015(01)
[3]燃气蒸汽式发射动力装置复杂内流场数值模拟[J]. 肖虎斌,赵世平.  固体火箭技术. 2009(04)
[4]燃气蒸汽式发射系统工作过程仿真[J]. 唐岩辉,邢耀国,张春龙.  海军航空工程学院学报. 2009(04)
[5]HAP三组元推进剂鱼雷旋转燃烧室内流场数值模拟[J]. 赵卫兵,钱志博,何长富,马为峰.  鱼雷技术. 2008(03)
[6]PE燃料热解过程对H2O2-PE固液发动机点火的影响[J]. 孙得川,杜新,汪亮.  固体火箭技术. 2006(05)
[7]EDC模型在三维燃烧流场数值模拟的应用[J]. 张顺利,郑洪涛,穆勇.  应用科技. 2005(04)
[8]鱼雷燃烧室低频不稳定燃烧分析[J]. 赵卫兵,史小锋,张忠义.  舰船科学技术. 2003(03)
[9]HAP三组元推进剂热动力系统研究[J]. 于俊卫.  鱼雷技术. 2001(04)
[10]三组元推进剂动力系统固体药柱技术研究[J]. 师海潮,赵卫兵,赵宽明.  鱼雷技术. 2001(04)

博士论文
[1]同轴式三组元喷嘴性能分析、工程应用及设计评定[D]. 李清廉.中国人民解放军国防科学技术大学 2003

硕士论文
[1]低浓度酒精燃气发生器燃烧性能试验与仿真研究[D]. 周伟勇.国防科学技术大学 2007
[2]三组元火箭发动机推力室燃烧性能数值仿真研究[D]. 姚世强.中国人民解放军国防科学技术大学 2002



本文编号：2933286