非同轴式AI/AP粉末发动机数值模拟与试验研究
发布时间：2021-03-25 00:50
Al/AP粉末发动机是一种利用超细铝（Al）粉颗粒作为燃料及高氯酸铵（AP）粉末作为氧化剂的高能动力装置,具有推力可调、结构简单的优点,在民用及军事领域具有广泛的应用前景。本文采用了数值仿真与试验相结合的方法,对粉末的非同轴式冷态喷注供给、发动机内流场特性、粉末颗粒燃烧特性以及Al/AP非同轴式粉末发动机点火可行性进行了研究,具体工作如下:（1）Al/AP粉末非同轴式喷注掺混过程的数值模拟。通过数值模拟得到了粉末颗粒在燃烧室内的分布情况,研究了不同构型燃烧室内的颗粒相分布特点、不同直径铝颗粒进入燃烧室后的流动特征。计算结果表明:粉末颗粒直径越小,颗粒的随流性越好,粉末颗粒在径向上的扩散作用就越强,有利于粉末在整个燃烧室的离散与掺混。安装隔板后,隔板各节的凹槽内会产生回流区域,粉末受到凹槽内的气流卷吸作用,延长了下游颗粒在燃烧室内的滞留时间;对于安装了火焰稳定器的燃烧室,粉末在火焰稳定器下游掺混并呈螺旋状前进,粉末流化及离散效果较好。（2）非同轴式Al/AP粉末发动机燃烧室内燃烧过程数值模拟。研究了颗粒粒径、流化气质量流量、颗粒质量流量比、燃烧室构型等不同因素对温度分布、颗粒燃烧效率、组...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
粉末燃料供应装置示意图
1绪论硕士学位论文2目前国内外学者针对Al/AP粉末火箭发动机数值模拟与实验研究中，粉末的喷注方式较为单一，均为双组元经过预混合后喷注，同轴式预混合喷注能够提高颗粒的燃烧效率，使得颗粒预混比例接近单相燃烧时氧燃比，但是粉末的预混合段增加了发动机整体结构的复杂性，且预混喷注时在燃烧室压力较高时容易出现火焰的回传发生危险。为了简化发动机结构提高安全性，本文开展了Al/AP非同轴式粉末发动机的粉末喷注方式与粉末燃烧的理论与实验研究，分析了Al/AP粉末发动机的颗粒喷注质量流量比、燃烧室构型、流化气质量流量等因素对燃烧室流动特性的影响，为今后非同轴式Al/AP粉末发动机的工程化应用提供理论依据。1.2粉末发动机关键技术粉末发动机关键技术研究方向主要集中在三个方面：（1）粉末的预处理与装填技术；（2）粉末供给与输送技术；（3）粉末的喷注燃烧与火焰稳定。粉末火箭发动机一般由粉末燃料供应装置与粉末燃烧部分组成，如图1.1、1.2、1.3所示。图1.1粉末燃料供应装置示意图图1.2粉末燃料燃烧部分示意图图1.3粉末发动机整体示意图
1绪论硕士学位论文2目前国内外学者针对Al/AP粉末火箭发动机数值模拟与实验研究中，粉末的喷注方式较为单一，均为双组元经过预混合后喷注，同轴式预混合喷注能够提高颗粒的燃烧效率，使得颗粒预混比例接近单相燃烧时氧燃比，但是粉末的预混合段增加了发动机整体结构的复杂性，且预混喷注时在燃烧室压力较高时容易出现火焰的回传发生危险。为了简化发动机结构提高安全性，本文开展了Al/AP非同轴式粉末发动机的粉末喷注方式与粉末燃烧的理论与实验研究，分析了Al/AP粉末发动机的颗粒喷注质量流量比、燃烧室构型、流化气质量流量等因素对燃烧室流动特性的影响，为今后非同轴式Al/AP粉末发动机的工程化应用提供理论依据。1.2粉末发动机关键技术粉末发动机关键技术研究方向主要集中在三个方面：（1）粉末的预处理与装填技术；（2）粉末供给与输送技术；（3）粉末的喷注燃烧与火焰稳定。粉末火箭发动机一般由粉末燃料供应装置与粉末燃烧部分组成，如图1.1、1.2、1.3所示。图1.1粉末燃料供应装置示意图图1.2粉末燃料燃烧部分示意图图1.3粉末发动机整体示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]Mg-O2和Mg-CO2预混气燃烧特性及热声振荡的数值模拟研究[J]. 杨亚晶,谢伟,魏衍举. 推进技术. 2019(02)
[2]Al/AP粉末火箭发动机推力调节性能试验[J]. 武冠杰,任全彬,李超,李悦,胡春波. 固体火箭技术. 2018(05)
[3]喷注压降对Al/AP粉末火箭发动机工作特性影响研究[J]. 李超,胡春波,武冠杰,李悦,邓哲,朱小飞. 推进技术. 2018(12)
[4]粉末推进剂流化过程及高压流化机制分析[J]. 孙海俊,胡春波,徐义华. 推进技术. 2018(12)
[5]粉末火箭发动机研究进展[J]. 李悦,胡春波,胡加明,朱小飞,张力锋,李超. 推进技术. 2018(08)
[6]不同气氛对铝粉点火燃烧特性的影响分析[J]. 杨建刚,胡春波,邓哲,朱小飞. 火炸药学报. 2017(03)
[7]单组元粉末发动机内流场数值模拟研究[J]. 冷林涛,翁春生,白桥栋,林玲. 弹道学报. 2017(02)
[8]粉末燃料冲压发动机研究进展[J]. 胡春波,李超,孙海俊,武冠杰. 固体火箭技术. 2017(03)
[9]高氯酸铵包覆纳米铝粉在CO2气氛中的热反应特性及点火燃烧特性[J]. 王启昌,朱宝忠,孙运兰,王婷. 过程工程学报. 2017(02)
[10]旋流流动对水冲压发动机性能影响[J]. 刘立静,李志强. 航空动力学报. 2017(02)
博士论文
[1]Al/AP粉末推进剂点火燃烧及层流火焰传播模型研究[D]. 邓哲.西北工业大学 2016
硕士论文
[1]金属粉末燃料发动机燃料供应系统研究[D]. 许一楠.哈尔滨工程大学 2018
[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：3098714
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
粉末燃料供应装置示意图
1绪论硕士学位论文2目前国内外学者针对Al/AP粉末火箭发动机数值模拟与实验研究中，粉末的喷注方式较为单一，均为双组元经过预混合后喷注，同轴式预混合喷注能够提高颗粒的燃烧效率，使得颗粒预混比例接近单相燃烧时氧燃比，但是粉末的预混合段增加了发动机整体结构的复杂性，且预混喷注时在燃烧室压力较高时容易出现火焰的回传发生危险。为了简化发动机结构提高安全性，本文开展了Al/AP非同轴式粉末发动机的粉末喷注方式与粉末燃烧的理论与实验研究，分析了Al/AP粉末发动机的颗粒喷注质量流量比、燃烧室构型、流化气质量流量等因素对燃烧室流动特性的影响，为今后非同轴式Al/AP粉末发动机的工程化应用提供理论依据。1.2粉末发动机关键技术粉末发动机关键技术研究方向主要集中在三个方面：（1）粉末的预处理与装填技术；（2）粉末供给与输送技术；（3）粉末的喷注燃烧与火焰稳定。粉末火箭发动机一般由粉末燃料供应装置与粉末燃烧部分组成，如图1.1、1.2、1.3所示。图1.1粉末燃料供应装置示意图图1.2粉末燃料燃烧部分示意图图1.3粉末发动机整体示意图
1绪论硕士学位论文2目前国内外学者针对Al/AP粉末火箭发动机数值模拟与实验研究中，粉末的喷注方式较为单一，均为双组元经过预混合后喷注，同轴式预混合喷注能够提高颗粒的燃烧效率，使得颗粒预混比例接近单相燃烧时氧燃比，但是粉末的预混合段增加了发动机整体结构的复杂性，且预混喷注时在燃烧室压力较高时容易出现火焰的回传发生危险。为了简化发动机结构提高安全性，本文开展了Al/AP非同轴式粉末发动机的粉末喷注方式与粉末燃烧的理论与实验研究，分析了Al/AP粉末发动机的颗粒喷注质量流量比、燃烧室构型、流化气质量流量等因素对燃烧室流动特性的影响，为今后非同轴式Al/AP粉末发动机的工程化应用提供理论依据。1.2粉末发动机关键技术粉末发动机关键技术研究方向主要集中在三个方面：（1）粉末的预处理与装填技术；（2）粉末供给与输送技术；（3）粉末的喷注燃烧与火焰稳定。粉末火箭发动机一般由粉末燃料供应装置与粉末燃烧部分组成，如图1.1、1.2、1.3所示。图1.1粉末燃料供应装置示意图图1.2粉末燃料燃烧部分示意图图1.3粉末发动机整体示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]Mg-O2和Mg-CO2预混气燃烧特性及热声振荡的数值模拟研究[J]. 杨亚晶,谢伟,魏衍举. 推进技术. 2019(02)
[2]Al/AP粉末火箭发动机推力调节性能试验[J]. 武冠杰,任全彬,李超,李悦,胡春波. 固体火箭技术. 2018(05)
[3]喷注压降对Al/AP粉末火箭发动机工作特性影响研究[J]. 李超,胡春波,武冠杰,李悦,邓哲,朱小飞. 推进技术. 2018(12)
[4]粉末推进剂流化过程及高压流化机制分析[J]. 孙海俊,胡春波,徐义华. 推进技术. 2018(12)
[5]粉末火箭发动机研究进展[J]. 李悦,胡春波,胡加明,朱小飞,张力锋,李超. 推进技术. 2018(08)
[6]不同气氛对铝粉点火燃烧特性的影响分析[J]. 杨建刚,胡春波,邓哲,朱小飞. 火炸药学报. 2017(03)
[7]单组元粉末发动机内流场数值模拟研究[J]. 冷林涛,翁春生,白桥栋,林玲. 弹道学报. 2017(02)
[8]粉末燃料冲压发动机研究进展[J]. 胡春波,李超,孙海俊,武冠杰. 固体火箭技术. 2017(03)
[9]高氯酸铵包覆纳米铝粉在CO2气氛中的热反应特性及点火燃烧特性[J]. 王启昌,朱宝忠,孙运兰,王婷. 过程工程学报. 2017(02)
[10]旋流流动对水冲压发动机性能影响[J]. 刘立静,李志强. 航空动力学报. 2017(02)
博士论文
[1]Al/AP粉末推进剂点火燃烧及层流火焰传播模型研究[D]. 邓哲.西北工业大学 2016
硕士论文
[1]金属粉末燃料发动机燃料供应系统研究[D]. 许一楠.哈尔滨工程大学 2018
[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：3098714
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