速燃固体火箭燃气射流噪声特性及抑制技术研究

发布时间：2021-05-13 18:27

　　速燃固体火箭作为一种发射火箭弹的便携式单兵反坦克武器,发射时在尾喷管产生高温、高速、高压的非定常复杂流场,并形成高强度噪声和长长的火焰,这些发射特征对人体、仪器设备、机械结构都可能带来损伤,且不利于火箭武器系统的隐蔽性,甚至影响发射的安全性。因此,研究燃气射流噪声产生机理进而降低射流噪声具有实际应用价值。本文围绕速燃固体火箭发射过程中燃气射流流场、气动噪声以及降噪措施难题,开展了相关的理论分析、实验研究和数值模拟工作,分析射流噪声源的形成机理及气动声学特性,并探索了抑制射流噪声的方法。主要研究工作及成果如下:（1）应用气体射流动力学、气动声学等理论,对燃气射流过程中的发声机理以及气动声源特性进行了理论分析,并阐述了射流流场和声场之间的相互作用。通过气体射流过程的流动方程和气动声学方程,建立了火箭发动机燃气射流噪声预测模型以及声功率的理论表达式,初步探讨了发动机燃气射流噪声的影响因素。（2）设计并搭建了速燃固体火箭发动机静止燃气射流噪声测试试验平台,对发动机燃气射流噪声辐射特性进行了系统研究。采用高速录像系统观测了燃气射流在大气中的扩散形态特征,发现高温高速燃气不断与周围大气强烈的掺混,... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：153 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 燃气射流的研究
        1.2.2 燃气射流噪声研究
        1.2.3 射流噪声抑制技术研究
    1.3 本文主要工作
2 火箭发射噪声产生的物理机制及声源特性
    2.1 引言
    2.2 气动声学的基本方程
        2.2.1 声学基本方程
        2.2.2 Lighthill声类比方程
        2.2.3 广义Lighthill方程
        2.2.4 FW-H声比拟方程
    2.3 射流过程的声源及其特性
        2.3.1 气动噪声的基本声源
        2.3.2 燃气射流噪声
    2.4 火箭武器噪声的危害、评价和标准
        2.4.1 火箭武器噪声特性
        2.4.2 噪声的危害
        2.4.3 噪声的评价参数
        2.4.4 噪声的安全标准
    2.5 本章小结
3 火箭燃气射流噪声场分布特性的实验研究
    3.1 引言
    3.2 实验发动机结构设计
    3.3 发动机静止燃气射流噪声实验
        3.3.1 实验喷射装置与测试系统
        3.3.2 实验方案及实施
        3.3.3 发动机静止燃气射流噪声实验结果分析
    3.4 火箭发射燃气射流噪声实验
        3.4.1 发射装置与测试方案
        3.4.2 试验方案及实施
        3.4.3 实验结果分析
    3.5 本章小结
4 燃气射流流场和声场的数值模拟
    4.1 引言
    4.2 物理数学模型
        4.2.1 燃气射流过程的物理描述
        4.2.2 喷射装置内弹道计算
        4.2.3 基本假设
        4.2.4 数学模型
    4.3 数值计算
        4.3.1 数值方法
        4.3.2 计算区域及边界条件
        4.3.3 数值稳定条件
        4.3.4 计算流程图
    4.4 燃气射流流场数值模拟结果分析
    4.5 燃气射流声场特性分析
        4.5.1 射流噪声声压级分布
        4.5.2 射流噪声指向特性研究
    4.6 燃烧室压强对燃气射流噪声特性影响
        4.6.1 燃烧室压强对流场的影响
        4.6.2 燃烧室压强对声场的影响
    4.7 燃气温度对射流噪声特性影响
        4.7.1 燃气温度对流场的影响
        4.7.2 燃气温度对声场的影响
    4.8 喷管尺寸对燃气射流噪声特性影响
        4.8.1 喷管尺寸对流场的影响
        4.8.2 喷管尺寸对声场的影响
    4.9 本章小结
5 燃气射流驱动液柱的降噪实验研究
    5.1 引言
    5.2 燃气射流降噪方案的选择
        5.2.1 管尾消声装置
        5.2.2 多喷管降噪方案
        5.2.3 喷液降噪方案
        5.2.4 液柱平衡体降噪方案
    5.3 实验喷射装置
    5.4 实验方案及实施
    5.5 有无液柱对燃气射流噪声的对比分析
        5.5.1 射流流场对比分析
        5.5.2 射流声场对比分析
    5.6 液柱质量对燃气射流噪声特性的影响
        5.6.1 射流噪声对比分析
        5.6.2 发动机推力性能分析
    5.7 本章小结
6 燃气射流驱动液柱降噪影响因素分析
    6.1 引言
    6.2 数学物理模型
        6.2.1 基本假设
        6.2.2 数学模型
        6.2.3 计算区域与边界条件
        6.2.4 数值模拟流程图
    6.3 燃气射流驱动液柱射流特性
    6.4 多参数变化对燃气驱动液柱射流过程的影响
        6.4.1 液柱质量对射流过程的影响
        6.4.2 液柱密度对射流过程的影响
        6.4.3 燃烧室压力对射流过程的影响
    6.5 液柱平衡体降噪方案的优化分析
    6.6 本章小结
7 结论与展望
    7.1 论文主要工作总结
    7.2 论文创新点
    7.3 工作展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]火箭发动机燃气射流驱动液柱降噪实验[J]. 张磊,阮文俊,王浩,王政伟.  航空动力学报. 2016(05)
[2]二维喷管的初始流动[J]. 张焕好,陈志华,姜孝海.  航空动力学报. 2015(09)
[3]固体火箭发动机燃气射流流场和声场数值计算[J]. 张磊,阮文俊,王浩,王健.  固体火箭技术. 2015(02)
[4]V形槽喷管在分开式排气系统中的降噪实验[J]. 何敬玉,邵万仁,许影博,李晓东.  航空动力学报. 2015(02)
[5]平面超声速引射器内部流动的大涡模拟[J]. 许常悦,周涛,王从磊.  航空学报. 2014(08)
[6]小口径膛口射流噪声的数值模拟[J]. 王杨,姜孝海,杨绪普,郭则庆.  爆炸与冲击. 2014(04)
[7]Simulation of underexpanded supersonic jet flows with chemical reactions[J]. Fu Debin,Yu Yong,Niu Qinglin.  Chinese Journal of Aeronautics. 2014(03)
[8]超声速来流与侧向射流作用下的三维流场结构[J]. 薛大文,陈志华,张焕好,张辉.  推进技术. 2014(07)
[9]火箭燃气射流流场的无网格方法模拟[J]. 卓长飞,封锋,武晓松.  固体火箭技术. 2014(01)
[10]固体火箭发动机喷流噪声测量及声场分析[J]. 彭小波,李佳明,胡春波.  实验流体力学. 2013(01)

博士论文
[1]可压缩横向射流和旋拧射流的大涡模拟研究[D]. 王国蕾.中国科学技术大学 2012



本文编号：3184498