水反应金属燃料水下动力性能分析研究

发布时间：2021-01-02 07:58

　　水反应金属燃料具有能量高、比冲大等特点,被广泛地应用于水下超高速推进系统中。金属燃料水冲压发动机结构简单、可靠性高、绿色环保,是世界各军事强国争相研究的重点。本文将利用计算流体力学软件Fluent,对以铝粉为主要燃料、雾化水滴为氧化剂的水反应金属燃料冲压发动机,在不同燃料注入形式及不同航行状态下的工作过程进行数值模拟。本文首先对金属燃料水冲压发动机二维内流场进行了数值模拟,并将模拟结果与文献中的实验数据进行了对比,以验证数值模拟方法的合理性。之后,对不同燃料注入形式下的金属燃料水冲压发动机内流场进行了数值模拟,并对不同工况下发动机的内流场参数分布进行对比分析。研究发现,在燃料质量流率一定时,燃料注入形式的改变对发动机的燃烧室压力及排气速度影响较小;采用单喷口注入形式的水冲压发动机,燃烧室中的高温区域主要位于燃烧室一、二次进水口之间;采用双喷口注入形式的水冲压发动机,燃烧室中的高温区域集中在发动机前端。其次,对连接拉瓦尔喷管的水反应金属燃料发动机,在不同航行深度、不同航行速度下的三维内流场进行了模拟计算,分析了内流场的压力、速度、温度分布,及不同工况下发动机排气速度、比冲、推力系数及特征... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

俄罗斯“暴风雪”鱼雷

rD 颗粒表面物质的消耗速率（kg/s）；粒表面积（2m ）；示颗粒表面物质 j 的质量分数大小；率因子（无维）；示单位面积颗粒表面物质的化学反应速率大小（2kg/m -s ）；相物质的分压力（Pa）；反应 r 的扩散速率系数；表示反应 r 的动力学速率大小（单位变化）；应 r 的显式级数。

第3章 数值计算方法有效性验证本章将利用文中使用到的涡耗散概念模型及颗粒表面反应模型对相关文献中的实验进行再现，将所得结果与实验结果进行对比，验证本文计算方法的有效性。此外，本章还通过对比不同网格数量下的计算结果，期望在满足计算精度的情况下采用更具经济性的网格划分方案。3.1 EDC 模型及多表面反应模型验证本节将使用数值模拟的方法，对文献[51]中的试验水冲压发动机在不同水燃比下的流场参数进行模拟计算，并将计算结果与实验值进行对比，以验证 EDC 模型及多表面反应模型对铝/水燃烧反应问题的适用性。验证时所使用的二维水冲压发动机示意图如下：

【参考文献】：
期刊论文
[1]金属/水冲压发动机进水道工作特性[J]. 孙致月,邓飞,张博.  计算机仿真. 2011(09)
[2]水冲压发动机试验水燃比选择方法[J]. 黄利亚,夏智勋,张为华,胡建新,胡凡,赵宁.  航空学报. 2010(09)
[3]燃烧室水量分配对铝水反应发动机性能影响研究[J]. 贺征,王玲玲,顾璇.  固体火箭技术. 2010(04)
[4]水反应金属燃料发动机初步试验[J]. 胡凡,焦绍球,张为华,胡建新,缪万波,青龙.  推进技术. 2008(03)
[5]水反应金属燃料发动机的性能调节[J]. 胡凡,张为华,夏智勋,王中伟,缪万波.  固体火箭技术. 2007(05)
[6]超空泡鱼雷技术特点分析[J]. 王改娣.  鱼雷技术. 2007(05)
[7]水反应金属燃料在超高速鱼雷推进系统中的应用[J]. 赵卫兵,史小锋,伊寅,韩新波.  火炸药学报. 2006(05)
[8]铝/水反应机理初探[J]. 孙展鹏,乐发仁.  化学推进剂与高分子材料. 2006(02)
[9]金属基燃料与水反应研究现状及应用前景[J]. 张运刚,庞爱民,张文刚,肖金武.  固体火箭技术. 2006(01)
[10]水反应金属燃料能量特性分析[J]. 李芳,张为华,张炜,夏智勋.  固体火箭技术. 2005(04)

博士论文
[1]高金属含量镁基燃料水冲压发动机稳态燃烧机理研究[D]. 韩超.国防科学技术大学 2011
[2]镁基水冲压发动机内部燃烧过程与燃烧组织方法研究[D]. 黄利亚.国防科学技术大学 2010
[3]超燃冲压发动机燃烧室工作过程理论和试验研究[D]. 余勇.国防科学技术大学 2004

硕士论文
[1]水反应金属燃料冲压发动机的相关问题研究[D]. 刘瑜.哈尔滨工程大学 2008
[2]粉末冲压发动机燃料供应系统研究[D]. 韩超.国防科学技术大学 2006



本文编号：2952975