液體火箭發(fā)動機是重型運載火箭重要組成部分,相比固體火箭發(fā)動機,采用碳氫燃料作為推進劑的液體火箭發(fā)動機具有高比沖、推力可調(diào)、無毒等優(yōu)點。液體火箭發(fā)動機冷卻通道和燃燒室內(nèi)存在復(fù)雜的流動與燃燒過程,流動燃燒的穩(wěn)定性決定著火箭發(fā)動機是否能安全可靠地工作。流體密度變化導(dǎo)致的熱聲效應(yīng)是造成流動和燃燒不穩(wěn)定的重要因素。燃料噴注時,不同溫度流體相互摻混,由于短時間內(nèi)的物性變化會產(chǎn)生熱聲振蕩。當壓力高于碳氫燃料臨界壓力,流體密度等物性發(fā)生急劇變化,流動振蕩更加顯著,因此有必要針對燃料在超臨界壓力噴注過程中的熱聲振蕩現(xiàn)象展開研究。本文針對超臨界碳氫燃料噴注過程中的熱聲振蕩開展數(shù)值模擬研究,并且探究了超臨界壓力下的熱聲波疊加現(xiàn)象。本文主要內(nèi)容包含以下部分:(1)建立超臨界壓力下穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)數(shù)值計算模型,通過數(shù)值計算模型與相應(yīng)實驗進行對比,驗證本文所采用湍流模型,物性計算方法等數(shù)值計算模型的可靠性。(2)以液體火箭發(fā)動機同軸剪切噴嘴燃燒室作為研究對象,對超臨界壓力下低溫正癸烷向高溫正癸烷噴注過程中,由于高溫正癸烷被快速冷卻導(dǎo)致密度劇烈變化進而引發(fā)的熱聲振蕩現(xiàn)象進行數(shù)值模擬。研究了出口壓力、高溫正癸烷流動速度與溫...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 超臨界壓力下碳氫燃料及其特性
        1.2.1 碳氫燃料超臨界壓力下熱物理性質(zhì)
        1.2.2 碳氫燃料超臨界壓力下熱聲振蕩現(xiàn)象
    1.3 超臨界壓力下熱聲振蕩研究現(xiàn)狀
        1.3.1 碳氫燃料熱聲振蕩管路實驗探究
        1.3.2 超臨界壓力下碳氫燃料噴注研究
    1.4 本文研究內(nèi)容
2 數(shù)值計算模型及其驗證
    2.1 引言
    2.2 數(shù)值計算模型
        2.2.1 守恒方程
        2.2.2 湍流方程
        2.2.3 物性計算方法
        2.2.4 初始與邊界條件
        2.2.5 網(wǎng)格與時間步長要求
        2.2.6 數(shù)值離散方法
    2.3 穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)模型驗證
        2.3.1 物性驗證
        2.3.2 湍流模型驗證
        2.3.3 穩(wěn)態(tài)計算方法驗證
        2.3.4 非穩(wěn)態(tài)計算方法驗證
    2.4 本章小結(jié)
3 超臨界正癸烷同軸剪切噴注熱聲振蕩數(shù)值模擬研究
    3.1 引言
    3.2 計算模型及說明
    3.3 熱聲振蕩影響因素分析
        3.3.1 低溫正癸烷噴注速度的影響
        3.3.2 高溫正癸烷噴注速度的影響
        3.3.3 高溫正癸烷溫度的影響
        3.3.4 低溫正癸烷溫度的影響
        3.3.5 出口壓力影響
    3.4 本章小結(jié)
4 超臨界壓力下熱聲波疊加數(shù)值研究
    4.1 引言
    4.2 計算模型及說明
    4.3 熱聲波疊加探究
        4.3.1 壁面溫度變化速率影響
        4.3.2 甲烷壓力影響
        4.3.3 甲烷初始溫度影響
        4.3.4 相位差影響
        4.3.5 波數(shù)影響
        4.3.6 溫度函數(shù)振幅影響
        4.3.7 加熱邊影響
        4.3.8 幾何模型影響
    4.4 流動狀態(tài)探究
    4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
附錄 A 附錄內(nèi)容名稱
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況
致謝



本文編號：4037071