固體火箭超燃沖壓發(fā)動機噴注器與燃燒室中的氣固兩相流動是較為復雜的超聲速兩相流動過程,涉及到顆粒與氣體之間的相互作用與對流換熱以及顆粒相與壁面的碰撞過程等。本課題擬通過合適的數(shù)值模型,分別對發(fā)動機噴注器與燃燒室內(nèi)的超聲速氣固兩相流動進行三維數(shù)值計算分析,總結基本流動規(guī)律,并在此基礎上,進行結構優(yōu)化,并初步探索燃燒室內(nèi)的氣固兩相流動燃燒過程。首先基于試驗,根據(jù)SST k-ω湍流模型與DPM離散相隨機游走模型建立氣固兩相超聲速流動與噴射基本模型。采用渦耗散/有限速率模型以及顆粒相多表面反應模型來分別描述氣相與顆粒的燃燒過程。接著對噴注器內(nèi)氣固兩相流動進行了分析,并探求了顆粒相質(zhì)量分數(shù)、顆粒粒徑以及出口背壓對氣固兩相流動摻混的影響。研究表明,采用噴管構型的噴注器內(nèi),氣固兩相流動與純氣相流動有較大差別。顆粒相的作用,包括直徑,質(zhì)量分數(shù)的變化等會對噴注器出口氣固兩相燃氣的質(zhì)量流量分布產(chǎn)生較大影響。這對后續(xù)燃氣分流會產(chǎn)生較大的影響,如果設計不合理很容易出現(xiàn)燃料流量分配不均勻的情況,從而影響噴注摻混的效率。此外,噴注器內(nèi)氣固兩相流動對出口背壓較敏感,在工作狀況下,背壓很容易過大,使得噴注器出現(xiàn)不能正常... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 液體燃料超燃沖壓發(fā)動機研究現(xiàn)狀
        1.2.2 采用固體燃料的超燃沖壓發(fā)動機研究現(xiàn)狀
        1.2.3 氣固兩相流動與燃燒研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 三維氣固兩相超聲速湍流燃燒數(shù)值模型建立
    2.1 引言
    2.2 氣相數(shù)值模型建立
        2.2.1 氣相湍流模型
        2.2.2 氣相湍流燃燒模型與化學反應機理
    2.3 顆粒相數(shù)值模型建立
        2.3.1 顆粒相湍流運動模型
        2.3.2 顆粒相燃燒機理與模型
    2.4 組分簡化與物性處理
    2.5 模型驗證
        2.5.1 氣相超聲速流動驗證
        2.5.2 氣固兩相超聲速冷態(tài)噴射摻混驗證
    2.6 本章小結
第3章 固體火箭超燃沖壓發(fā)動機噴注器內(nèi)氣固兩相噴射摻混規(guī)律研究
    3.1 引言
    3.2 噴注器內(nèi)氣固兩相基本流動摻混規(guī)律
        3.2.1 網(wǎng)格無關性與模型驗證
        3.2.2 二維與三維數(shù)值模型對比驗證
        3.2.3 氣固兩相基本流動換熱分析
    3.3 噴注器內(nèi)氣固兩相基本流動規(guī)律影響因素分析
        3.3.1 顆粒相直徑
        3.3.2 顆粒相質(zhì)量分數(shù)
        3.3.3 噴注器出口背壓
    3.4 本章小結
第4章 固體火箭超燃沖壓發(fā)動機超聲速燃燒室內(nèi)氣固兩相噴射摻混規(guī)律研究
    4.1 引言
    4.2 超聲速燃燒室內(nèi)氣固兩相基本噴射摻混規(guī)律分析
        4.2.1 模型建立
        4.2.2 基本流動摻混規(guī)律分析
    4.3 超聲速燃燒室內(nèi)氣固兩相噴射摻混影響因素分析
        4.3.1 顆粒相質(zhì)量分數(shù)
        4.3.2 顆粒相直徑
        4.3.3 噴注器位置
        4.3.4 噴注器噴注角度
    4.4 本章小結
第5章 固體火箭超燃沖壓發(fā)動機結構優(yōu)化與氣固兩相摻混燃燒特性研究
    5.1 引言
    5.2 基于發(fā)動機優(yōu)化結果的流動摻混分析
        5.2.1 發(fā)動機構型優(yōu)化
        5.2.2 氣固兩相流動摻混分析
    5.3 全尺度發(fā)動機氣固兩相湍流燃燒計算分析
        5.3.1 二維流動摻混燃燒分析
        5.3.2 三維流動摻混燃燒分析
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及其它成果
致謝



本文編號：3192006