一、固体火箭发动机燃烧室一维两相常滞后流动(论文文献综述)
王英男[1](2021)在《燃/氧分离组合固体发动机工作过程及性能预示》文中研究表明
冯强[2](2021)在《单组元推进剂喷注与分解对发动机性能的影响》文中指出单组元液体火箭发动机在空间推进中广泛应用,其体积小、结构简单、冲量控制精度高。传统的单组元发动机主要使用肼类推进剂,而目前的发展趋势是应用无毒、无污染推进剂。本文以小型硝酸羟胺(HAN)基单组元火箭发动机为研究对象,主要研究了发动机的喷注流动与分解过程和发动机参数变化对工作性能的影响。本文首先研究了喷注过程,对液体推进剂喷入催化床的流动过程开展了详细的数值模拟,对比了催化床区域处理方式对仿真结果的影响。一种是采用多孔介质模型近似催化床,另一种是直接堆积催化床内的颗粒。仿真结果表明,除了喷口附近区域,两种处理方法的宏观流动结果基本一致,多孔介质模型计算更加简便。另外,采用多孔介质模型研究了不同喷嘴结构的流场,得到了具有更高流动均匀性的喷嘴结构。基于课题组建立的单组元推进剂分解反应仿真模型,研究了催化效能下降时,反应模型的变化,反应时间延迟的整体滞后只影响指前因子。根据该模型,对小推力HAN基单组元发动机的稳态工作过程进行仿真计算,结果表明,催化效能下降时其燃烧室内的压力和温度显着减小。并探究了发动机结构参数(喷嘴结构和催化床长度)和催化床参数(孔隙率、导热率和比热容)对发动机稳态工作过程的影响。仿真结果表明,喷注均匀性高的喷嘴结构其性能更高;延长前催化床长度也能提高发动机性能,但效果不明显(燃烧室压力提高1%);孔隙率对性能的影响很大,孔隙率降低6%,室压提高5%;催化剂颗粒的导热率对发动机性能也有影响,较低的导热率对应较高的性能;催化剂颗粒的比热对性能无影响。本文研究结果对新型单组元发动机的研制和故障诊断均有参考价值。
穆旭[3](2021)在《固体火箭发动机喷管两相流仿真与型面优化研究》文中进行了进一步梳理喷管作为固体火箭发动机的动力装置,其效率提升对于发动机性能发挥至关重要。喷管内燃气温度、压强等参数变化较大,复杂湍流和两相流丰富的流场特性和机理值得探究。而喷管型面又决定燃气膨胀的程度,影响喷管性能,因此开展喷管型面参数设计、分析及优化工作是十分必要的。本文主要考虑凝聚相颗粒滞后导致的两相流损失和喷管型面变化引起的扩张损失,建立喷管流场数值求解模型,分析喷管内两相流动特性,仿真研究在定比热、变比热以及不同工作压强条件下喷管扩张段各型面参数对其性能的影响规律,进一步优化扩张段型面参数以提高喷管性能。主要研究工作包括:根据喷管型面设计的要求和原理设计了二维轴对称潜入式固体火箭发动机喷管,收敛段为椭圆构型,主扩张段分别为特征线型、RAO氏型及三次曲线型。编程得到各型面坐标分布,比较可知:特征线型面偏细长,扩张比和长度不满足高空喷管设计需求;RAO氏型面扩张比大,燃气膨胀充分,适于固体火箭发动机喷管;三次曲线型面与RAO氏型面接近,设计简单,便于调整参数。建立喷管纯气相及两相湍流的计算网格和仿真模型,与实验对比验证模型可靠性并进行网格无关性验证,获得适合本文流场分析的网格尺度和湍流两相流模型。仿真分析了某基准喷管型面流场,研究两相流场燃气参数和颗粒轨迹的分布特性,两相滞后现象以及与纯气相流场之间的差异,发现流场内激波结构对燃气参数和喷管性能的影响机制。然后将二维轴对称模型同三维模型、外场模型和试验台模型比较,验证了二维模型分析的可靠性。在基准型面计算的基础上,构造不同扩张段型面参数的喷管并采取同样的仿真模型求解。根据流场结构分析和喷管性能计算的结果,探究不同扩张段型面参数(出口半角、初始扩张半角、长径比和扩张比)对喷管性能的影响规律。研究发现:初始扩张半角对喷管推力影响大于出口半角;调整初始扩张半角和出口半角,能够改善扩张段内激波结构,提高喷管性能。固定扩张比,长径比小于1.2时,随长径比增大,喷管推力收益增速明显。仅增大扩张比能提高喷管推力系数,但两相流损失随之增加导致喷管效率降低,综合来讲喷管推力呈上升趋势。在此基础上分别研究不同燃烧室压强以及变比热条件下喷管性能随扩张段各型面参数的变化规律,以及与流场参数分布之间的联系。随后研究了地面喷管和高空喷管型面烧蚀对喷管流场和性能的影响。在单一型面参数对喷管性能影响分析的基础上,结合响应面法与计算流体力学方法在一定约束条件下构造扩张段型面参数优化模型,以提高喷管性能。显着性分析验证了该方法对喷管型面参数寻优的可靠性,优化结果分析表明各参数对喷管性能的影响规律,以及参数间的交互耦合作用。优化后的喷管型面,流场内激波结构发生改变,喷管比冲得到提升。
刘佩进,魏少娟,王琢璞,金秉宁,杨文婧,敖文,吕翔[4](2021)在《固体火箭发动机燃烧不稳定研究进展与展望》文中研究说明围绕固体火箭发动机燃烧不稳定的研究现状及未来发展趋势进行了探讨。为了深入认识固体火箭发动机中的燃烧不稳定现象,并形成对其进行准确预示和有效抑制的方法,需要解决理论、计算及实验多方面的基础问题:燃烧不稳定的物理机制,不稳定的预示方法,发动机中各种增益和阻尼因素的特征,振荡增长过程中触发和极限环形成的机理,不稳定抑制技术及地面实验的等效分析方法。最后给出了总结与建议,明确了固体火箭发动机燃烧不稳定研究的目标和方向。
王金云,王孟军,杨在林,林文水,周晖杰[5](2020)在《金属燃料技术研究进展》文中研究说明金属燃料作为替代传统不可再生能源的新型燃料,未来极具发展前景。文章对国内外金属燃料技术研究进展进行综述,对几种典型金属燃料能量性能进行比较分析,对微纳米金属铝基燃料燃烧机理研究进行阐述,综述了国内外水反应金属燃料发动机技术最新研究进展,回顾了氧反应纳米铁粉金属燃料发动机技术研究现状,可为未来金属燃料发动机技术工程应用提供参考。
叶脉[6](2020)在《固体火箭超燃冲压发动机燃烧室气固两相掺混特性研究》文中认为固体火箭超燃冲压发动机喷注器与燃烧室中的气固两相流动是较为复杂的超声速两相流动过程,涉及到颗粒与气体之间的相互作用与对流换热以及颗粒相与壁面的碰撞过程等。本课题拟通过合适的数值模型,分别对发动机喷注器与燃烧室内的超声速气固两相流动进行三维数值计算分析,总结基本流动规律,并在此基础上,进行结构优化,并初步探索燃烧室内的气固两相流动燃烧过程。首先基于试验,根据SST k-ω湍流模型与DPM离散相随机游走模型建立气固两相超声速流动与喷射基本模型。采用涡耗散/有限速率模型以及颗粒相多表面反应模型来分别描述气相与颗粒的燃烧过程。接着对喷注器内气固两相流动进行了分析,并探求了颗粒相质量分数、颗粒粒径以及出口背压对气固两相流动掺混的影响。研究表明,采用喷管构型的喷注器内,气固两相流动与纯气相流动有较大差别。颗粒相的作用,包括直径,质量分数的变化等会对喷注器出口气固两相燃气的质量流量分布产生较大影响。这对后续燃气分流会产生较大的影响,如果设计不合理很容易出现燃料流量分配不均匀的情况,从而影响喷注掺混的效率。此外,喷注器内气固两相流动对出口背压较敏感,在工作状况下,背压很容易过大,使得喷注器出现不能正常工作的情况。这在后续的喷注器设计中也需要认真进行考虑。本章主要对气固两相在超声速来流条件下的声速喷射掺混过程进行了深入的研究。探究了在喷注过程中颗粒相与气相燃气和空气的相互作用。研究结果表明,颗粒相的添加对气相整体流场结构不会产生明显的改变,但是对于局部流动有一定的影响。颗粒相与气相之间的相互作用性质在整个喷射掺混的过程中并没有发生变化。颗粒相的运动过程是曳力与自身惯性共同作用的结果。气相湍流结构对其影响较小。此外,分析并总结了气固两相基本掺混规律。最后,对固体火箭超燃冲压发动机中的气固两相燃烧过程进行了一定的研究。目前数值模拟的计算结果与试验结果相比有较大的误差。原因主要集中在对于颗粒相的运动和燃烧描述不够准确。在后续的研究过程中,需要考虑颗粒粒径以及颗粒相在高温高速条件下的复杂化学反应动力学机理等影响因素。
沈浩[7](2020)在《起竖系统快速驱动技术与控制策略研究》文中指出导弹发射车是导弹机动发射的重要载体,为适应现代战争提高导弹快速响应能力和发射精度需要减少发射前的准备时间,而起竖过程快慢成为了导弹能否先发制人抢夺战场主动权的关键问题。本文以基于多级缸的重载导弹起竖系统为研究对象,以快速起竖和减小振动为优化目标,提出了燃气助力装置作为辅助能源的一种优化燃气液压混合驱动起竖系统,通过燃气发生器的瞬时大功率输出特性将燃气能量转换为液压为导弹起竖的初始阶段提供能量。起竖到达一定角度后切换至液压驱动,采用模型预测控制算法对阀控多级缸的起竖速度进行控制以达到减小换级冲击和导弹起竖行程的精确控制。本文的研究首先对起竖系统进行总体方案设计包括燃气产生与转换系统、液压控制系统和多级缸驱动系统。依需求选择燃气发生器药柱形式和成分,并对多级缸缓冲结构和液压控制系统进行设计。根据所建立的系统建立理论模型为后续的仿真分析做理论准备。通过AMEsim搭建多级缸起竖系统仿真模型,在Simulink中建立燃气助力系统和控制系统仿真模型,建立双平台接口实现起竖系统的AMEsim与Simulink联合仿真。改变燃气发生器药柱形式、中间转换缸面积比等参数探索燃气助力装置最优结构,在液压驱动阶段分析控制算法对起竖速度控制效果。研究燃气和液压驱动阶段多级缸换级冲击的不同机理,验证换级缓冲结构对振动抑制的有效性。仿真结果表明燃气助力的方式可大幅提升起竖系统初始阶段动能,模型预测控制算法和多级缸级间缓冲结构均可有效减小起竖过程的振动加速度,较好满足系统各项设计指标。同时,通过仿真对燃气助力起竖装置的研究也为实际工程提供了定量的参考依据。
向伟彬[8](2020)在《单组元发动机催化床流动与传热模型研究》文中研究表明单组元液体火箭发动机广泛应用于航天器的姿态与轨道控制。因发动机的流动、反应和换热等主要过程均发生在催化床内,所以有必要对催化床内的物理过程进行仿真研究。但是在数值仿真时,催化床的流阻系数和换热系数难以准确给定。因此本文基于硝酸羟胺基单组元发动机的催化床,通过数值模拟与试验相结合的方式详细研究了催化床内部的流动与传热过程,力求得到适用于单组元发动机的催化床流阻系数和换热系数的经验公式。本文首先根据多孔介质理论,简化处理了燃气在催化床内的流动与传热过程,编写了催化床内流动与传热的一维计算程序。在此基础上,基于Ergun方程提出了修正催化床内流动阻力经验系数的方案,同时提出采用反问题研究方法去获取催化床的对流换热系数。本文搭建了催化床流动和传热试验平台,测定了催化剂颗粒的物性参数及催化床的结构参数,并对催化床进行了冷流试验,结合数值模拟获得了催化床流动阻力经验系数的经验公式。研究表明,采用Ergun方程计算时须考虑气体的可压缩性;本文得到的阻力系数能够更准确地模拟催化床压降。本文对催化床进行了多个条件下的热流试验,结合数值模拟确定了催化床的对流换热系数,并分析得到了催化床内努赛尔数关联式。同时,本文验证了催化床内流动与传热的一维计算程序的准确性,以及对流换热系数的反问题研究方法的合理程度。结果表明,本文获取的对流换热系数能够准确描述催化床内的换热过程;颗粒的热容对计算结果的影响比对流换热系数更大。最后根据所得的经验关联式,分析了某硝酸羟胺基单组元发动机催化床的仿真参数,对发动机的非定常起动过程分别进行了一维和二维仿真模拟。计算得到的入口压力为1.6 MPa,与试车数据相近;计算得到的发动机催化床内温度分布准确;颗粒的热容以及催化床的比表面积对发动机仿真至关重要,计算中不能忽略温度对颗粒热容的影响。以上结果表明,本文获取流阻系数和换热系数的研究方案合理,对单组元发动机的设计有一定帮助。
祁磊[9](2020)在《燃气轮机旋转爆轰燃烧技术及循环特性研究》文中研究指明提高燃气轮机循环热效率是当前能源动力领域的研究热点。传统燃气轮机燃烧室采用基于布雷顿循环的等压燃烧加热过程,燃烧过程熵变大,极大限制了循环热效率的进一步提高。旋转爆轰燃烧具有等容燃烧加热的特点,燃烧过程自增压、熵变小、污染物生成量少。燃气轮机采用旋转爆轰燃烧技术,将使其具有等容加热循环的高循环热效率,又兼具体积小、重量轻、单机功率大、振动噪声小等固有优势。目前关于燃气轮机旋转爆轰燃烧技术的研究尚处于起步阶段,旋转爆轰燃烧室特性参数的系统性研究以及旋转爆轰燃气轮机循环理论研究均不完善。因此,进一步开展旋转爆轰燃烧室基本特性研究,构建旋转爆轰燃烧室总体性能预测模型,对完善旋转爆轰燃气轮机热力循环模型理论、推进燃气轮机循环的技术变革具有重要的理论意义和学术价值。本文对氢气-空气、甲烷-空气旋转爆轰燃烧场进行了数值模拟研究,并开展了氢气-空气旋转爆轰燃烧的实验研究,分析了进气条件、结构尺寸等可控边界条件对旋转爆轰燃烧场基本特性的影响,构建了旋转爆轰燃烧室数学模型,对旋转爆轰燃气轮机循环特性进行了系统研究。具体研究内容如下:(1)为探究旋转爆轰燃烧场发展过程和增压特性,开展了氢气-空气旋转爆轰燃烧实验以及氢气-空气、甲烷-空气旋转爆轰燃烧数值研究。实验中在空气进气总压430k Pa条件下氢气-空气旋转爆轰波最大速度为1456.1m/s,并发现燃烧室在点火后存在不稳定发展阶段。数值研究中进一步发现在氢气-空气旋转爆轰燃烧室不稳定阶段中存在爆轰波对撞、激波对撞、爆轰波和激波对撞三种对撞形式,其中爆轰波和激波对撞后逐渐形成相对稳定的燃烧场,而爆轰波对撞后出现熄爆现象;熄爆后局部高压区的出现和发展导致再起爆后爆轰波方向发生随机变化;甲烷-空气旋转爆轰燃烧室不稳定阶段中存在爆轰波和激波对撞、爆轰波和火焰锋面对撞两种对撞形式,并未出现熄爆现象,且爆轰波和火焰锋面对撞后出现斜激波。(2)旋转爆轰燃烧室的增压特性与过程熵变以及吉布斯自由能变化有直接联系;燃烧场内复杂波系(斜激波、透射激波、爆燃区等)导致工质在经历旋转爆轰燃烧增压后继续出现明显的熵增加;计算工况下甲烷-空气旋转爆轰燃烧室增压比为2.0664,与等容燃烧(5.6278)存在明显差距。(3)为进一步探索旋转爆轰燃烧特性的变化规律,利用数值研究手段,基于二维欧拉方程,对甲烷-空气旋转爆轰燃烧特性参数在不同进气总压、总温、当量比以及燃烧室轴向尺寸下的变化情况进行了系统研究。发现燃烧室增压比与进气当量比正相关,与进气总温、轴向尺寸负相关,而与进气总压无明显关系;比质量流量与进气总压正相关,与进气总温、进气当量比负相关;燃烧效率在各种条件下无明显变化,均超过99.5%。(4)在甲烷-空气旋转爆轰燃烧增压特性产生机理和影响因素研究的基础上,提出了直接掺混式旋转爆轰燃气轮机循环方案和级间抽气式旋转爆轰燃气轮机循环方案。结合旋转爆轰燃烧室数值模拟计算和燃气轮机循环仿真计算,采用控制变量法,研究了不同限制条件下(定甲烷质量流量、定涡轮进口总温、定燃烧室通流面积),压气机压比、压气机效率、涡轮效率、涡轮进口总温、燃烧室进气当量比、以及压气机抽气位置六个因素对旋转爆轰燃气轮机的影响。结果表明两种方案较传统燃气轮机在循环热效率和循环净功上均有明显提高,且前者效果更好;在各因素变化幅度相同的条件下,涡轮效率和抽气位置是对循环净功、循环热效率增量影响最大的因素,而旋转爆轰燃烧室当量比带来的影响最小。(5)基于旋转爆轰燃烧室特性参数的影响因素分析构建了旋转爆轰燃烧室数学模型,最终建立了甲烷-空气旋转爆轰燃气轮机循环计算模型。发现在涡轮进口总温为1450K时,循环热效率达到0.3859,循环净功达到10966.0k W,对比传统燃气轮机循环分别提高了0.0248(6.87%)和1304.4k W(13.50%),压气机压比减小了2.2324(15.95%);随着工况降低循环热效率和循环净功的增量逐渐增大,但压气机压比减小量逐渐减小;在涡轮进口总温为1279K时,循环热效率和循环净功的增量分别达到0.0539(17.92%)和1603.2k W(25.76%)。研究了燃烧室通流面积和环境温度对旋转爆轰燃气轮机循环特性参数的影响;利用循环特性参数增量变化敏感性计算法定性分析了不同工况下旋转爆轰燃气轮机循环特性参数增量的变化趋势。所有计算结果均表明旋转爆轰燃气轮机循环性能参数在不同计算工况下相对于传统燃气轮机有显着优势。
余秋李[10](2020)在《超音速喷管内准一维气固两相流四向耦合建模与数值模拟》文中认为拉伐尔喷管作为核心部件被广泛用于蒸汽涡轮机、喷气发动机、超音速喷涂、无针注射、灭火器等装置,其设计质量将对装置性能产生决定性影响。本文针对超音速喷管内气体与颗粒相互作用时复杂两相流问题,开展气固相间耦合模型构建、数值计算与求解方法设计、两相流特性参数数值分析,充分认识两相流行为、准确捕捉物理本质、系统掌握参数影响规律,为相关装置的设计和运行提供理论支撑。本文主要工作及结论如下:采用平板湍流边界层修正模型,考虑壁面摩擦和换热影响,建立了超音速喷管内气体单相准一维流动数理模型,在对方程组矢通量分裂基础上,采用有限差分方法对其变体形式进行离散,以等熵流场为初始条件,引入喷管入口约束条件,对超音速喷管内气体单相流动进行了模型常数标定、准确性验证和参数分析。采用欧拉-拉格朗日方法,考虑气体与颗粒相互作用以及颗粒间碰撞的影响,建立了气固两相四向耦合准一维流动模型,在气体单相流数值方法基础上,以气体单相流收敛解为初场,限定喷管入口两相质量流量比,利用颗粒运动和能量方程对颗粒相数据进行更新,并以“源项”形式及时反馈到气相方程中去,实现气相与颗粒相之间的耦合,数值分析了颗粒直径、喷管半扩张角、进口总温、进口总压以及壁面温度等参数的影响规律。数值计算结果表明,气体单相流和气固两相流数值模拟分别与先前的实验和数值模拟吻合得很好,验证了本文数理模型、数值计算与求解方法的有效性。超音速喷管内气固两相流动计算结果表明,颗粒直径增大时,出口气体流速和颗粒温度增大,出口气体静温和颗粒速度减小;喷管半扩张角增大时,出口气流速度、颗粒速度和马赫数增大,而静压减小;进口总温提高时,出口气体速度和颗粒速度显着升高,但马赫数会减小;进口总压提高时,气流速度、颗粒速度和马赫数都增大;壁面温度升高时,出口气流速度、颗粒速度和马赫数均减小。本文创新点:(1)从平板湍流边界层模型出发,考虑喷管通道几何结构对边界层的影响,提出喷管湍流边界层修正模型。(2)引用欧拉-拉格朗日方法中计算粒子概念,设计了网格单元体内计算粒子数统计策略和计算粒子位置处流体参数高阶插值方法。(3)结合气相方程矢通量分裂,五阶WENO内点空间离散,三阶边界点差分构造,三步三阶TVD Runge-Kutta时间积分,建立了一套稳定高效的数值计算方法。
二、固体火箭发动机燃烧室一维两相常滞后流动(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、固体火箭发动机燃烧室一维两相常滞后流动(论文提纲范文)
(2)单组元推进剂喷注与分解对发动机性能的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 单组元液体火箭发动机研究现状 |
1.2.2 多孔介质流动特性研究现状 |
1.3 本文研究内容 |
2 HAN基单组元发动机喷注流动与分解仿真模型 |
2.1 多相流模型概述 |
2.2 控制方程 |
2.3 多孔介质模型 |
2.3.1 多孔介质的结构参数 |
2.3.2 多孔介质流动的数值方法 |
2.3.3 多孔介质流动的控制方程 |
2.3.4 多孔介质内流体的动量方程 |
2.3.5 粘性阻力系数和惯性阻力系数 |
2.3.6 多孔介质能量方程 |
2.4 分解反应模型 |
2.4.1 推进剂分解模型 |
2.4.2 催化分解及热解速率 |
2.4.3 推进剂及燃气的性质 |
2.5 本章小结 |
3 HAN基单组元发动机喷注模型研究 |
3.1 推进剂射流进入多孔介质 |
3.1.1 几何模型与网格 |
3.1.2 计算参数设置 |
3.1.3 仿真结果 |
3.2 推进剂射流进入颗粒堆积床 |
3.2.1 直接模拟颗粒堆积床的仿真方法 |
3.2.2 流动控制方程 |
3.2.3 直接模拟颗粒堆积的仿真模型 |
3.2.4 仿真结果及对比分析 |
3.3 不同喷注方式的影响 |
3.3.1 不同喷注结构的计算模型 |
3.3.2 喷注特性分析 |
3.3.3 流动均匀性分析 |
3.4 本章小结 |
4 HAN基单组元发动机的仿真与分析 |
4.1 发动机稳态工作过程仿真 |
4.1.1 发动机模型 |
4.1.2 计算参数设置 |
4.1.3 网格相关性验证 |
4.1.4 发动机三维模型仿真结果及分析 |
4.2 发动机参数对工作性能的影响 |
4.2.1 不同喷注方式对稳态工作的影响 |
4.2.2 低效率催化数值模拟 |
4.2.3 改变催化床长度对发动机的影响 |
4.3 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(3)固体火箭发动机喷管两相流仿真与型面优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 喷管效率计算和性能损失 |
1.2.2 喷管流场仿真分析 |
1.2.3 喷管型面设计与优化 |
1.3 小结 |
1.4 本文研究内容 |
2 固体火箭发动机喷管型面设计 |
2.1 引言 |
2.2 特征线原理 |
2.2.1 特征线法基本理论 |
2.2.2 特征线法求解定常二维超声速流动 |
2.3 喷管收敛段设计 |
2.4 喷管喉部设计 |
2.5 喷管扩张段设计 |
2.5.1 特征线法喷管扩张段 |
2.5.2 RAO氏最大推力喷管扩张段 |
2.5.3 三次曲线型喷管扩张段 |
2.6 小结 |
3 固体火箭发动机喷管流场数值模拟 |
3.1 引言 |
3.2 喷管性能计算 |
3.3 计算模型和方法 |
3.3.1 物理模型和求解方法 |
3.3.2 湍流仿真方法 |
3.3.3 两相流仿真方法 |
3.3.4 颗粒受力模型 |
3.3.5 计算边界条件 |
3.4 数值方法验证 |
3.4.1 单相流实验验证 |
3.4.2 两相流实验验证 |
3.4.3 发动机试车验证 |
3.4.4 网格无关性验证 |
3.5 基准喷管型面数值仿真 |
3.5.1 控制方程 |
3.5.2 单相流场仿真 |
3.5.3 两相流场仿真 |
3.6 计算模型对比 |
3.6.1 二/三维仿真结果对比 |
3.6.2 有/无外场仿真结果对比 |
3.6.3 高空试验台仿真结果对比 |
3.7 小结 |
4 定比热下喷管扩张段型面参数对其性能影响仿真分析 |
4.1 引言 |
4.2 扩张段型面参数变化范围 |
4.3 出口半角对喷管性能影响分析 |
4.4 初始扩张半角对喷管性能影响分析 |
4.5 长径比对喷管性能影响分析 |
4.6 扩张比对喷管性能影响分析 |
4.7 不同燃烧室压强下喷管扩张段型面参数对其性能影响仿真研究 |
4.7.1 计算模型及方法 |
4.7.2 基准型面仿真结果对比 |
4.7.3 喷管型面参数对性能影响仿真分析 |
4.8 小结 |
5 变比热下喷管扩张段型面参数对其性能影响仿真分析 |
5.1 引言 |
5.2 燃气及凝相颗粒比热容计算 |
5.2.1 计算模型及配方 |
5.2.2 比热比与扩张比关系拟合 |
5.2.3 比热容与温度关系计算 |
5.3 定/变比热仿真结果对比 |
5.4 扩张段型面参数对喷管性能影响仿真分析 |
5.4.1 出口半角对喷管性能影响仿真分析 |
5.4.2 初始扩张半角对喷管性能影响仿真分析 |
5.4.3 长径比对喷管性能影响仿真分析 |
5.4.4 扩张比对喷管性能影响仿真分析 |
5.4.5 定/变比热下喷管扩张段型面参数对性能影响对比 |
5.5 喷管型面烧蚀对其性能影响仿真研究 |
5.5.1 地面喷管烧蚀影响仿真分析 |
5.5.2 高空喷管烧蚀影响仿真分析 |
5.6 小结 |
6 喷管扩张段型面参数优化研究 |
6.1 引言 |
6.2 响应面法基本原理 |
6.3 四因素单相流型面优化 |
6.3.1 响应面模型构造 |
6.3.2 模型显着性分析 |
6.3.3 响应结果分析 |
6.3.4 响应面优化 |
6.4 四因素两相流型面优化 |
6.4.1 响应面模型构造 |
6.4.2 模型显着性分析 |
6.4.3 响应结果分析 |
6.4.4 响应面优化 |
6.5 二因素单相流型面优化 |
6.5.1 响应面模型构造 |
6.5.2 模型显着性分析 |
6.5.3 响应结果分析 |
6.5.4 响应面优化 |
6.6 二因素两相流型面优化 |
6.6.1 响应面模型构造 |
6.6.2 模型显着性分析 |
6.6.3 响应结果分析 |
6.6.4 响应面优化 |
6.7 小结 |
7 结论与展望 |
7.1 工作总结 |
7.2 本文创新点 |
7.3 后续研究建议 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
(4)固体火箭发动机燃烧不稳定研究进展与展望(论文提纲范文)
1 引言 |
2 典型的固体发动机燃烧不稳定 |
2.1 涡脱落主导的燃烧不稳定 |
2.2 燃烧响应主导的燃烧不稳定 |
2.3 线性和非线性燃烧不稳定 |
3 燃烧不稳定预示方法 |
3.1 线性分析方法 |
3.2 非线性分析方法 |
4 主要增益与阻尼 |
4.1 压强耦合响应 |
4.2 速度耦合响应 |
4.3 粒子阻尼 |
4.4 喷管阻尼 |
4.5 分布式燃烧 |
5 触发与极限环的形成过程 |
6 燃烧不稳定的抑制和地面实验验证 |
7 总结 |
(5)金属燃料技术研究进展(论文提纲范文)
1 引言 |
2 金属燃料技术 |
2.1 金属燃料技术应用 |
2.2 几种金属燃料能量性能比较 |
2.3 金属燃料燃烧机理研究 |
3 水反应金属燃料发动机技术研究进展 |
3.1 国内研究进展 |
3.2 国外研究进展 |
4 氧反应纳米铁基金属燃料发动机技术研究进展 |
5 结束语 |
(6)固体火箭超燃冲压发动机燃烧室气固两相掺混特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 液体燃料超燃冲压发动机研究现状 |
1.2.2 采用固体燃料的超燃冲压发动机研究现状 |
1.2.3 气固两相流动与燃烧研究现状 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第2章 三维气固两相超声速湍流燃烧数值模型建立 |
2.1 引言 |
2.2 气相数值模型建立 |
2.2.1 气相湍流模型 |
2.2.2 气相湍流燃烧模型与化学反应机理 |
2.3 颗粒相数值模型建立 |
2.3.1 颗粒相湍流运动模型 |
2.3.2 颗粒相燃烧机理与模型 |
2.4 组分简化与物性处理 |
2.5 模型验证 |
2.5.1 气相超声速流动验证 |
2.5.2 气固两相超声速冷态喷射掺混验证 |
2.6 本章小结 |
第3章 固体火箭超燃冲压发动机喷注器内气固两相喷射掺混规律研究 |
3.1 引言 |
3.2 喷注器内气固两相基本流动掺混规律 |
3.2.1 网格无关性与模型验证 |
3.2.2 二维与三维数值模型对比验证 |
3.2.3 气固两相基本流动换热分析 |
3.3 喷注器内气固两相基本流动规律影响因素分析 |
3.3.1 颗粒相直径 |
3.3.2 颗粒相质量分数 |
3.3.3 喷注器出口背压 |
3.4 本章小结 |
第4章 固体火箭超燃冲压发动机超声速燃烧室内气固两相喷射掺混规律研究 |
4.1 引言 |
4.2 超声速燃烧室内气固两相基本喷射掺混规律分析 |
4.2.1 模型建立 |
4.2.2 基本流动掺混规律分析 |
4.3 超声速燃烧室内气固两相喷射掺混影响因素分析 |
4.3.1 颗粒相质量分数 |
4.3.2 颗粒相直径 |
4.3.3 喷注器位置 |
4.3.4 喷注器喷注角度 |
4.4 本章小结 |
第5章 固体火箭超燃冲压发动机结构优化与气固两相掺混燃烧特性研究 |
5.1 引言 |
5.2 基于发动机优化结果的流动掺混分析 |
5.2.1 发动机构型优化 |
5.2.2 气固两相流动掺混分析 |
5.3 全尺度发动机气固两相湍流燃烧计算分析 |
5.3.1 二维流动掺混燃烧分析 |
5.3.2 三维流动掺混燃烧分析 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文及其它成果 |
致谢 |
(7)起竖系统快速驱动技术与控制策略研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 起竖机构优化领域 |
1.2.2 控制策略研究领域 |
1.2.3 燃气助力装置研究领域 |
1.3 论文主要研究内容及章节安排 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 论文结构 |
2 起竖系统结构设计 |
2.1 引言 |
2.2 起竖系统总体方案 |
2.3 多级缸作动器的选择与缓冲结构 |
2.4 燃气助力驱动方案 |
2.4.1 燃气发生器药柱形式选择 |
2.4.2 燃气发生器推进剂的比较研究 |
2.4.3 中间缸结构设计 |
2.5 液压起竖系统方案 |
2.5.1 液压系统的基本构成 |
2.5.2 液压系统的控制 |
2.6 本章小结 |
3 起竖系统理论模型 |
3.1 引言 |
3.2 燃气发生器纯气相流内弹道数学模型 |
3.3 中间缸内弹道数学模型 |
3.4 起竖结构受力分析 |
3.5 阀控缸模型 |
3.6 多级缸缓冲装置模型 |
3.7 本章小结 |
4 起竖系统数值仿真与分析 |
4.1 引言 |
4.2 起竖系统仿真模型搭建 |
4.2.1 AMESIM仿真原理 |
4.2.2 AMESIM液压系统模型搭建 |
4.2.3 SIMULINK仿真建模 |
4.3 系统仿真结果分析 |
4.3.1 燃气发生器装药形式研究 |
4.3.2 中间缸活塞面积比对起竖性能的影响 |
4.3.3 燃气-液压动力源切换仿真 |
4.3.4 液压驱动阶段仿真分析 |
4.4 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 论文成果总结 |
5.2 工作展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(8)单组元发动机催化床流动与传热模型研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 单组元发动机研究现状 |
1.2.2 多孔介质内流动与传热研究现状 |
1.3 本文的主要研究内容和目标 |
2 发动机催化床内流动与传热模型 |
2.1 多孔介质基本参数 |
2.2 多孔介质中的流动与传热模型 |
2.3 催化床中流动与传热模型研究方案 |
2.3.1 催化床内流动与传热的一维计算 |
2.3.2 阻力系数研究方案 |
2.3.3 对流换热系数研究方案 |
2.4 本章小结 |
3 多孔介质催化床的流动与传热试验 |
3.1 试验材料 |
3.1.1 多孔介质结构参数 |
3.1.2 催化床颗粒热物性参数 |
3.2 试验系统 |
3.2.1 试验段结构设计 |
3.2.2 供气系统 |
3.2.3 监测系统 |
3.3 试验过程 |
3.3.1 试验前准备 |
3.3.2 冷流试验步骤 |
3.3.3 热流试验步骤 |
3.4 试验结果 |
3.4.1 冷流试验结果 |
3.4.2 热流试验结果 |
3.4.3 试验结果的误差分析 |
3.5 本章小结 |
4 多孔介质催化床流动与传热特性分析 |
4.1 催化床内流动特性分析 |
4.1.1 数值模型与分析过程 |
4.1.2 后床的流动特性 |
4.2 对流换热系数研究方案验证 |
4.2.1 催化床内一维计算的合理性 |
4.2.2 网格相关性分析 |
4.2.3 试验段外壁换热的影响 |
4.2.4 试验段内颗粒总热容的影响 |
4.2.5 试验段内对流换热系数的影响 |
4.3 多孔介质催化床传热特性分析 |
4.3.1 30L/min热流试验结果 |
4.3.2 催化床内的对流换热系数关联式 |
4.4 本章小结 |
5 HAN基单组元发动机起动过程的宏观模拟 |
5.1 物理模型与控制方程 |
5.2 仿真参数与边界条件 |
5.3 结果分析 |
5.4 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(9)燃气轮机旋转爆轰燃烧技术及循环特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
博士学位论文创新成果自评表 |
符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的与意义 |
1.2 旋转爆轰燃烧的国内外研究进展 |
1.2.1 旋转爆轰燃烧的国外研究进展 |
1.2.2 旋转爆轰燃烧的国内研究进展 |
1.2.3 燃气轮机旋转爆轰燃烧技术及循环特性研究进展小结及存在的不足 |
1.3 本文主要研究内容 |
第2章 旋转爆轰燃烧场数学模型及网格无关性分析 |
2.1 三维非预混式旋转爆轰燃烧场数学模型及网格无关性分析 |
2.1.1 三维非预混式旋转爆轰燃烧场数学模型 |
2.1.2 三维非预混旋转爆轰燃烧室几何模型和边界条件 |
2.1.3 三维非预混旋转爆轰燃烧室网格无关性验证 |
2.2 二维预混式旋转爆轰燃烧场数学模型及网格无关性分析 |
2.2.1 二维预混式旋转爆轰燃烧场数学模型 |
2.2.2 二维预混式旋转爆轰燃烧室几何模型和边界条件 |
2.2.3 二维简化旋转爆轰燃烧室模型网格无关性验证 |
2.3 本章小结 |
第3章 旋转爆轰燃烧场发展过程和增压特性研究 |
3.1 旋转爆轰燃烧实验系统介绍 |
3.1.1 旋转爆轰燃烧实验系统总体介绍 |
3.1.2 旋转爆轰燃烧室结构介绍 |
3.1.3 进气系统介绍 |
3.1.4 点火系统介绍 |
3.1.5 测控及数据采集系统介绍 |
3.2 旋转爆轰燃烧室单波模态基本特性研究 |
3.2.1 氢气-空气旋转爆轰单波模态实验研究 |
3.2.2 氢气-空气旋转爆轰单波模态数值研究 |
3.3 旋转爆轰燃烧场发展过程研究 |
3.3.1 氢气-空气旋转爆轰燃烧场发展过程研究 |
3.3.2 甲烷-空气旋转爆轰燃烧场发展过程研究 |
3.4 旋转爆轰燃烧室增压特性研究 |
3.4.1 燃烧过程增压特性的对比分析 |
3.4.2 旋转爆轰燃烧场的增压特性分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 进气条件和结构参数对旋转爆轰燃烧特性的影响 |
4.1 进气总压对旋转爆轰燃烧特性的影响 |
4.1.1 不同进气总压下旋转爆轰燃烧场特性参数变化研究 |
4.1.2 不同进气总压下旋转爆轰燃烧室性能参数研究 |
4.2 进气总温对旋转爆轰燃烧特性的影响 |
4.2.1 不同进气总温下旋转爆轰燃烧场特性参数变化研究 |
4.2.2 不同进气总温下旋转爆轰燃烧室性能参数研究 |
4.3 进气当量比对旋转爆轰燃烧特性的影响 |
4.3.1 不同进气当量比下旋转爆轰燃烧场特性参数变化研究 |
4.3.2 不同进气当量比下旋转爆轰燃烧室性能参数研究 |
4.3.3 低当量比熄火现象研究 |
4.4 轴向尺寸对旋转爆轰燃烧特性的影响 |
4.4.1 不同轴向尺寸下旋转爆轰燃烧场特性参数变化研究 |
4.4.2 不同轴向尺寸下旋转爆轰燃烧室性能参数研究 |
4.4.3 两种不同轴向尺寸数据处理方法的对比研究 |
4.5 本章小结 |
第5章 部件参数对旋转爆轰燃气轮机循环特性的影响 |
5.1 旋转爆轰燃烧热力循环特性研究 |
5.1.1 旋转爆轰燃烧热力循环数学模型 |
5.1.2 不同压比下旋转爆轰燃烧热力循环特性研究 |
5.2 旋转爆轰燃气轮机循环方案介绍 |
5.2.1 直接掺混式旋转爆轰燃气轮机 |
5.2.2 级间抽气式旋转爆轰燃气轮机 |
5.3 压气机参数对旋转爆轰燃气轮机的影响研究 |
5.3.1 压气机压比对旋转爆轰燃气轮机的影响 |
5.3.2 压气机效率对旋转爆轰燃气轮机的影响 |
5.4 涡轮参数对旋转爆轰燃气轮机的影响研究 |
5.4.1 涡轮效率对旋转爆轰燃气轮机的影响 |
5.4.2 涡轮进口总温对旋转爆轰燃气轮机的影响 |
5.5 配气条件对旋转爆轰燃气轮机的影响研究 |
5.5.1 旋转爆轰燃烧室配气比例对旋转爆轰燃气轮机的影响 |
5.5.2 抽气位置对旋转爆轰燃气轮机的影响 |
5.6 各因素对旋转爆轰燃气轮机的影响及敏感性分析 |
5.7 本章小结 |
第6章 旋转爆轰燃气轮机变工况循环特性研究 |
6.1 旋转爆轰燃气轮机循环计算模型建立 |
6.1.1 旋转爆轰燃气轮机循环计算模型介绍 |
6.1.2 压气机和涡轮数学模型 |
6.1.3 燃烧室数学模型 |
6.1.4 工质热物性数学模型 |
6.1.5 稳态模型设计工况校核 |
6.2 旋转爆轰燃气轮机循环特性分析 |
6.2.1 旋转爆轰燃气轮机循环特性参数分析 |
6.2.2 旋转爆轰燃气轮机压气机特性参数分析 |
6.2.3 旋转爆轰燃气轮机燃烧室特性参数分析 |
6.2.4 旋转爆轰燃气轮机涡轮特性参数分析 |
6.2.5 旋转爆轰燃气轮机循环特性参数增量变化敏感性计算法 |
6.3 燃烧室通流面积及环境温度对旋转爆轰燃气轮机循环性能的影响 |
6.3.1 旋转爆轰燃烧室通流面积对旋转爆轰燃气轮机循环性能的影响 |
6.3.2 环境温度对旋转爆轰燃气轮机循环性能的影响 |
6.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
(10)超音速喷管内准一维气固两相流四向耦合建模与数值模拟(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究的背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 气固两相流理论分析 |
1.2.2 气固两相流实验研究 |
1.2.3 气固两相流数值模拟 |
1.3 本文研究的主要内容 |
第二章 数理建模 |
2.1 气体单相喷管流动建模 |
2.1.1 流动与传热模型 |
2.1.2 边界层厚度模型 |
2.1.3 气体单相流喷管几何模型 |
2.2 气固两相喷管流动建模 |
2.2.1 气固两相流模型假设 |
2.2.2 气固两相流动传热模型 |
2.2.3 气固两相流喷管几何模型 |
2.3 本章小结 |
第三章 数值计算与求解方法 |
3.1 矢通量特征分裂 |
3.2 有限差分格式构造 |
3.2.1 空间导数差分离散 |
3.2.2 时间导数差分离散 |
3.3 流场初始化 |
3.4 入口边界处理 |
3.5 颗粒统计策略 |
3.6 程序流程图 |
3.7 本章小结 |
第四章 流动模型与数值方法验证 |
4.1 模型常数标定与准确性验证 |
4.2 网格无关性验证 |
4.3 气固两相验证 |
4.4 本章小结 |
第五章 喷管流动特性的参数影响分析 |
5.1 气体单相流参数分析 |
5.1.1 半扩张角的影响 |
5.1.2 进口总温的影响 |
5.1.3 进口总压的影响 |
5.1.4 壁面温度的影响 |
5.2 气固两相流参数分析 |
5.2.1 颗粒直径的影响 |
5.2.2 半扩张角的影响 |
5.2.3 进口总温的影响 |
5.2.4 进口总压的影响 |
5.2.5 壁面温度的影响 |
5.3 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士论文期间取得的研究成果 |
致谢 |
四、固体火箭发动机燃烧室一维两相常滞后流动(论文参考文献)
- [1]燃/氧分离组合固体发动机工作过程及性能预示[D]. 王英男. 哈尔滨工程大学, 2021
- [2]单组元推进剂喷注与分解对发动机性能的影响[D]. 冯强. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]固体火箭发动机喷管两相流仿真与型面优化研究[D]. 穆旭. 航天动力技术研究院, 2021(01)
- [4]固体火箭发动机燃烧不稳定研究进展与展望[J]. 刘佩进,魏少娟,王琢璞,金秉宁,杨文婧,敖文,吕翔. 推进技术, 2021(09)
- [5]金属燃料技术研究进展[A]. 王金云,王孟军,杨在林,林文水,周晖杰. 第五届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第41届技术交流会论文集(第三册), 2020
- [6]固体火箭超燃冲压发动机燃烧室气固两相掺混特性研究[D]. 叶脉. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [7]起竖系统快速驱动技术与控制策略研究[D]. 沈浩. 北京交通大学, 2020
- [8]单组元发动机催化床流动与传热模型研究[D]. 向伟彬. 大连理工大学, 2020(02)
- [9]燃气轮机旋转爆轰燃烧技术及循环特性研究[D]. 祁磊. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [10]超音速喷管内准一维气固两相流四向耦合建模与数值模拟[D]. 余秋李. 浙江理工大学, 2020