拉瓦尔喷管推偏特性的理论与实验研究
发布时间：2022-01-03 07:28
气动偏心是影响无控火箭密集度的主要原因之一,本文研究不同型面拉瓦尔喷管产生侧向力、推力偏心力矩的规律,结合实验研究,丰富和完善了微推偏喷管的设计方法。对喷管推力偏心特性进行了系统全面的理论研究。喷管非对称流动计算是研究喷管推力偏心特性的基本理论方法。使用小扰动方法、特征线方法和CFD方法均得到了侧向力沿扩张段呈振荡减小规律、侧向力有多个零点且位置不受扰动强度的影响,证明了微推偏喷管的存在性,揭示了喷管推力偏心特性的内在规律。以喷管推力偏心特性研究为目的,使用CFD方法进行了全喷管三维非对称流场数值模拟,获得了入口流动速度偏角、总温、总压不均匀等扰动引起的侧向力及其零点的分布规律。开展了喷管滞止参数、推进剂特性参数对喷管推力偏心特性的影响研究。发现在喷管入口施加很小的总压不均匀度就能产生相当大的侧向力,同时侧向力沿轴向的变化特性也完全不同于其他非对称因素引起的侧向力。推进剂特性参数,特别是固体推进剂燃气比热比对喷管推力偏心特性也有很大影响,在研究喷管推力偏心特性和设计微推偏喷管时必须考虑这一因素。系统地研究了六分力实验台架的结构方案,提出了优化测试侧向力零点的实验方法。六分力实验台是测试...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
1.1 固体火箭发动机的推力偏心
1.2 喷管推力特性国内外研究现状
1.3 本文的主要研究内容
2 基于小扰动理论的喷管推力偏心特性研究
2.1 Walters方法
2.2 Darwell方法
2.3 Beromov方法
2.4 小结
3 喷管推偏特性的双特征线法数值模拟研究
3.1 三维定常等熵超声速流动的特征线理论
3.1.1 原始控制方程组
3.1.2 特征方程和相容性方程
3.1.3 特征面
3.1.4 相容性方程
3.2 三维定常等熵超声速流的数值计算方法
3.2.1 数值计算方法
3.2.2 喷管中三维定常等熵非对称超声速流动计算
3.2.3 火箭发动机推力矢量的计算方法
3.3 喷管推力偏心特性的数值模拟及分析
3.3.1 锥形喷管
3.3.2 特型喷管
3.4 小结
4 全喷管跨声速非对称流场的数值模拟研究
4.1 锥形喷管内非对称无黏流动模拟
4.2 锥形喷管内非对称黏性流动计算
4.3 双圆弧喷管非对称流动计算
4.4 抛物线喷管非对称流动计算
4.5 入口总压与总温不均匀引起的推力偏心
4.6 燃气比热比与气体常数对推力偏心的影响
4.7 小结
5 推力偏心实验研究
5.1 六分力实验台结构
5.2 推力偏心计算
5.3 传感器量程与精度要求
5.4 六分力大小的预估
5.5 传感器的量程要求与误差传播
5.6 实验台方案的选择
5.7 发动机、定架、传感器安装引起误差的预估
5.8 各种误差源对推力偏心测试结果的影响小结(方案B)
5.9 喷管推偏特性的实验研究
5.10 锥形喷管侧向力实验
5.11 小结
6 微推偏喷管设计方法研究
6.1 固体火箭发动机喷管的设计方法
6.2 微推偏喷管的设计
6.3 微推偏喷管设计实例
6.4 小结
7 结论
7.1 本文所做工作
7.2 本文主要结论
7.3 本文主要创新点
7.4 进一步工作展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]非轴对称斜切喷管内流场数值模拟[J]. 徐玮,陈伟芳,夏智勋. 固体火箭技术. 2007(06)
[2]固体火箭发动机推力偏心分析与试验研究[J]. 杜长宝,黄莉. 南京理工大学学报(自然科学版). 2006(05)
[3]火箭发动机六分力试验台系统误差分析研究[J]. 鞠玉涛,周长省,王政时. 弹箭与制导学报. 2005(04)
[4]采用NND方法计算三维喷管气流场[J]. 程用胜,刘桦,薛雷平. 力学季刊. 2005(04)
[5]固体火箭发动机高速旋转试验台设计[J]. 王彬,武晓松,余陵,王栋. 南京理工大学学报(自然科学版). 2005(05)
[6]压强变化对火箭推力偏心影响研究[J]. 张庆民,武晓松,王栋. 弹道学报. 2005(03)
[7]高速旋转固体火箭发动机的动态燃速特性研究[J]. 武晓松,王栋,余陵,夏静,朱福亚,鞠玉涛. 弹道学报. 2005(02)
[8]固体火箭发动机高速旋转试验研究[J]. 王栋,余陵,武晓松. 弹道学报. 2004(04)
[9]变截面内孔星形装药的简化设计方法[J]. 王栋,季宗德,余陵. 弹箭与制导学报. 2004(S7)
[10]参数化特征建模技术在管槽形装药设计中的应用[J]. 王栋,余陵,武晓松. 弹箭与制导学报. 2004(S2)
本文编号：3565851
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
1.1 固体火箭发动机的推力偏心
1.2 喷管推力特性国内外研究现状
1.3 本文的主要研究内容
2 基于小扰动理论的喷管推力偏心特性研究
2.1 Walters方法
2.2 Darwell方法
2.3 Beromov方法
2.4 小结
3 喷管推偏特性的双特征线法数值模拟研究
3.1 三维定常等熵超声速流动的特征线理论
3.1.1 原始控制方程组
3.1.2 特征方程和相容性方程
3.1.3 特征面
3.1.4 相容性方程
3.2 三维定常等熵超声速流的数值计算方法
3.2.1 数值计算方法
3.2.2 喷管中三维定常等熵非对称超声速流动计算
3.2.3 火箭发动机推力矢量的计算方法
3.3 喷管推力偏心特性的数值模拟及分析
3.3.1 锥形喷管
3.3.2 特型喷管
3.4 小结
4 全喷管跨声速非对称流场的数值模拟研究
4.1 锥形喷管内非对称无黏流动模拟
4.2 锥形喷管内非对称黏性流动计算
4.3 双圆弧喷管非对称流动计算
4.4 抛物线喷管非对称流动计算
4.5 入口总压与总温不均匀引起的推力偏心
4.6 燃气比热比与气体常数对推力偏心的影响
4.7 小结
5 推力偏心实验研究
5.1 六分力实验台结构
5.2 推力偏心计算
5.3 传感器量程与精度要求
5.4 六分力大小的预估
5.5 传感器的量程要求与误差传播
5.6 实验台方案的选择
5.7 发动机、定架、传感器安装引起误差的预估
5.8 各种误差源对推力偏心测试结果的影响小结(方案B)
5.9 喷管推偏特性的实验研究
5.10 锥形喷管侧向力实验
5.11 小结
6 微推偏喷管设计方法研究
6.1 固体火箭发动机喷管的设计方法
6.2 微推偏喷管的设计
6.3 微推偏喷管设计实例
6.4 小结
7 结论
7.1 本文所做工作
7.2 本文主要结论
7.3 本文主要创新点
7.4 进一步工作展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]非轴对称斜切喷管内流场数值模拟[J]. 徐玮,陈伟芳,夏智勋. 固体火箭技术. 2007(06)
[2]固体火箭发动机推力偏心分析与试验研究[J]. 杜长宝,黄莉. 南京理工大学学报(自然科学版). 2006(05)
[3]火箭发动机六分力试验台系统误差分析研究[J]. 鞠玉涛,周长省,王政时. 弹箭与制导学报. 2005(04)
[4]采用NND方法计算三维喷管气流场[J]. 程用胜,刘桦,薛雷平. 力学季刊. 2005(04)
[5]固体火箭发动机高速旋转试验台设计[J]. 王彬,武晓松,余陵,王栋. 南京理工大学学报(自然科学版). 2005(05)
[6]压强变化对火箭推力偏心影响研究[J]. 张庆民,武晓松,王栋. 弹道学报. 2005(03)
[7]高速旋转固体火箭发动机的动态燃速特性研究[J]. 武晓松,王栋,余陵,夏静,朱福亚,鞠玉涛. 弹道学报. 2005(02)
[8]固体火箭发动机高速旋转试验研究[J]. 王栋,余陵,武晓松. 弹道学报. 2004(04)
[9]变截面内孔星形装药的简化设计方法[J]. 王栋,季宗德,余陵. 弹箭与制导学报. 2004(S7)
[10]参数化特征建模技术在管槽形装药设计中的应用[J]. 王栋,余陵,武晓松. 弹箭与制导学报. 2004(S2)
本文编号：3565851
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