本文關鍵詞：單推-3凝膠火箭發(fā)動機工作過程研究

  更多相關文章： 凝膠推進劑 單推-3 數(shù)值模擬 線性分析 催化床

【摘要】：凝膠推進劑是一種新型的火箭發(fā)動機推進劑,由于兼具固體推進劑和液體推進劑的優(yōu)點,從而在未來的航空航天領域有很好的發(fā)展及應用前景。本文以此為背景,從兩個方面對凝膠火箭發(fā)動機的工作過程進行了研究,首先對凝膠推進劑的射流破碎穩(wěn)定性進行線性分析,然后采用Fluent軟件對單推-3凝膠推進劑在燃燒室內的工作過程進行了數(shù)值模擬,主要內容如下：建立了冪律流體射流破碎的軸對稱數(shù)學模型,并推導出了它的色散方程,進行了時間模態(tài)下的穩(wěn)定性分析。結果表明,表面波最大增長率及波數(shù)會隨著射流速度與環(huán)境氣體動態(tài)粘度的增加而增加,隨著表面張力、射流半徑、邊界層厚度、冪律指數(shù)的增加而減小,因此改變相關的條件就可以增加射流的不穩(wěn)定性,從而有利于其破碎與霧化。搭建了射流實驗系統(tǒng),進行了凝膠模擬液射流破碎的實驗,將最大表面擾動波的波長的實驗結果與理論計算的結果進行了對比,發(fā)現(xiàn)理論計算的結果偏大,但是隨著射流速度的增加,差異逐漸減小。通過Fluent軟件對凝膠單推-3推進劑在燃燒室內的工作過程進行了數(shù)值模擬。并且討論了不同參數(shù)對于燃燒室內部壓力、溫度及組分濃度等流場特性的影響。結果發(fā)現(xiàn),催化床的長度越短,因氨分解率的降低,燃燒室的溫度反而較高,壓力也隨之升高。而固定催化床的長度,氨氣的分解率會隨著質量流率的增加而降低,從而使燃燒室溫度及壓力升高。推進劑溫度從300C升高到900C時,氨氣的分解率會稍微提高,燃燒室壓力溫度也會略微下降。多孔介質區(qū)域孔隙率的減小,會使催化床的壓力損失增加,從而使燃燒室的溫度下降。另外,推進劑與催化床間的相互作用,如滲透率,對反應特性也有相當重要的影響。
【關鍵詞】：凝膠推進劑 單推-3 數(shù)值模擬 線性分析 催化床
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V430
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 引言9-10
• 1.2 國內外相關研究綜述10-19
• 1.2.1 流體射流破碎10-12
• 1.2.2 凝膠推進劑研究12-15
• 1.2.3 凝膠火箭發(fā)動機近年發(fā)展15-16
• 1.2.4 燃燒室工作過程數(shù)值模擬16-19
• 1.3 本文主要內容19-20
• 2 物理及數(shù)學模型20-34
• 2.1 物理模型20-22
• 2.2 射流破碎線性模型的建立22-26
• 2.2.1 射流的速度分布22-24
• 2.2.2 線性破碎模型的建立24-26
• 2.3 燃燒室內工作過程數(shù)學模型26-33
• 2.3.1 控制方程26-29
• 2.3.2 化學反應動力學模型29-30
• 2.3.3 噴霧液滴相關公式30-33
• 2.4 本章小結33-34
• 3 凝膠推進劑射流破碎線性分析及實驗研究34-46
• 3.1 射流破碎線性分析34-39
• 3.1.1 不同參數(shù)對射流破碎穩(wěn)定性的影響34-38
• 3.1.2 穩(wěn)定性特征曲線38-39
• 3.2 凝膠射流破碎實驗及對比39-44
• 3.2.1 凝膠模擬液的制備39-40
• 3.2.2 主要實驗設備40-42
• 3.2.3 實驗結果與分析42-44
• 3.3 本章小結44-46
• 4 燃燒室內工作過程數(shù)值模擬46-72
• 4.1 燃燒室基本參數(shù)確定46-48
• 4.2 網格及其邊界條件48-50
• 4.3 數(shù)值模擬結果與討論50-70
• 4.3.1 多孔介質的影響概述50-51
• 4.3.2 催化床長度對燃燒室內參數(shù)的影響51-60
• 4.3.3 推進劑溫度對燃燒室內參數(shù)的影響60-64
• 4.3.4 推進劑流量對燃燒室內參數(shù)的影響64-68
• 4.3.5 孔隙率對燃燒室內參數(shù)的影響68-70
• 4.4 本章小結70-72
• 5 總結與展望72-74
• 5.1 全文總結72-73
• 5.2 展望73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻75-81
• 附錄81

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本文編號：746587