本文關(guān)鍵詞：膏體火箭發(fā)動機工作特性試驗與仿真研究

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【摘要】：膏體火箭發(fā)動機兼具固體火箭發(fā)動機和液體火箭發(fā)動機的諸多優(yōu)點,是當前新型化學推進劑火箭發(fā)動機的重要發(fā)展方向之一。本文采用試驗和數(shù)值仿真相結(jié)合的方法,研究了膏體推進劑的流變特性、燃燒特性、管道擠出流動特性及膏體火箭發(fā)動機的點火工作特性,為膏體火箭發(fā)動機的系統(tǒng)研制和性能預(yù)估提供技術(shù)參考和試驗依據(jù)。首先,用旋轉(zhuǎn)流變儀對膏體推進劑進行流變學測試,分析了其流變特性,擬合粘度與流變儀角頻率之間的關(guān)系曲線,得到了膏體推進劑的冪律本構(gòu)方程。用搭建的C02激光器點火系統(tǒng),對初溫為25℃、不同環(huán)境壓強下的膏體推進劑激光點火燃燒特性進行了試驗研究,觀察并分析了點火燃燒的現(xiàn)象和特征,用指數(shù)燃速定律擬合得到了膏體推進劑燃速隨環(huán)境壓強的變化規(guī)律。其次,建立了膏體推進劑管道擠出流動的計算模型,針對膏體推進劑是否預(yù)先充滿流動管道的兩種初始狀態(tài),進行了不同管徑和質(zhì)量流率下的膏體推進劑管道擠出過程數(shù)值仿真,得到了擠出狀態(tài)、流速、壓力損失等參數(shù)隨工況的變化規(guī)律。分析了兩種初始狀態(tài)對管道擠出特性的影響,判斷了各自的優(yōu)缺點,認為膏體推進劑預(yù)先充滿流動管道的初始狀態(tài)更有利于膏體火箭發(fā)動機的點火工作,并選擇以此初始狀態(tài)進行不同管徑和質(zhì)量流率下的膏體推進劑管道擠出試驗研究,試驗結(jié)果有效驗證了數(shù)值仿真的正確性、試驗參數(shù)設(shè)置的合理性以及所使用的液壓擠進方式的可靠性。隨后,結(jié)合膏體推進劑管道擠出流動的特點及膏體火箭發(fā)動機的工作原理,將膏體火箭發(fā)動機燃燒室內(nèi)的燃燒過程分為初始燃燒階段、穩(wěn)定燃燒階段和余藥燃燒階段三個階段,推導了內(nèi)彈道微分方程及各個燃燒階段燃面方程的數(shù)學形式,建立了膏體火箭發(fā)動機零維內(nèi)彈道模型,編制了內(nèi)彈道計算程序。用膏體火箭發(fā)動機點火試驗壓強-時間曲線對內(nèi)彈道模型進行了驗證,結(jié)果表明所建立的內(nèi)彈道模型具有較好的精度,用于仿真膏體火箭發(fā)動機工作過程是合理可靠的。最后,設(shè)計并搭建了膏體火箭發(fā)動機試驗系統(tǒng),用該系統(tǒng)成功完成了在0.5kg/s、0.8kg/s、1.5kg/s、2.2kg/s膏體推進劑供給流量時的發(fā)動機點火試驗,測得了燃燒室的壓強-時間曲線,分析了不同流量下膏體火箭發(fā)動機的工作特性。結(jié)果表明,該膏體火箭發(fā)動機試驗系統(tǒng)設(shè)計正確、原理可行、試驗重復(fù)性好,膏體推進劑液壓供給系統(tǒng)的工作可靠性高。
【關(guān)鍵詞】：膏體推進劑 火箭發(fā)動機 管道擠出 數(shù)值仿真 內(nèi)彈道 點火試驗
【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
• Abstract6-13
• 1 緒論13-26
• 1.1 研究背景及意義13-14
• 1.2 膏體推進劑概述14-17
• 1.3 膏體推進劑管道流動特性研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 膏體火箭發(fā)動機技術(shù)研究現(xiàn)狀19-24
• 1.5 本文的研究內(nèi)容24-26
• 2 膏體推進劑流變與燃燒性能研究26-37
• 2.1 引言26
• 2.2 膏體推進劑流變特性研究26-31
• 2.2.1 非牛頓流體流變模型概述26-28
• 2.2.2 膏體推進劑流變測試28-31
• 2.3 膏體推進劑燃燒性能研究31-36
• 2.3.1 膏體推進劑試件制備31-32
• 2.3.2 激光點火試驗系統(tǒng)32-34
• 2.3.3 膏體推進劑燃燒試驗34-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 3 膏體推進劑管道擠出流動特性研究37-53
• 3.1 引言37
• 3.2 膏體推進劑管道擠出過程數(shù)值仿真37-46
• 3.2.1 數(shù)學模型37-38
• 3.2.2 物理模型與網(wǎng)格劃分38-39
• 3.2.3 邊界條件與初始條件39-40
• 3.2.4 仿真結(jié)果及分析40-46
• 3.3 膏體推進劑管道擠出試驗46-51
• 3.3.1 試驗裝置及工況46-47
• 3.3.2 試驗結(jié)果及分析47-51
• 3.4 本章小結(jié)51-53
• 4 膏體火箭發(fā)動機內(nèi)彈道特性研究53-62
• 4.1 引言53
• 4.2 膏體火箭發(fā)動機工作原理53-54
• 4.3 內(nèi)彈道微分方程54-56
• 4.4 膏體推進劑燃面方程56-58
• 4.5 平衡壓強計算58-59
• 4.6 膏體火箭發(fā)動機內(nèi)彈道計算59-61
• 4.6.1 內(nèi)彈道計算流程59-60
• 4.6.2 內(nèi)彈道模型驗證60-61
• 4.7 本章小結(jié)61-62
• 5 膏體火箭發(fā)動機工作特性試驗研究62-76
• 5.1 引言62
• 5.2 膏體火箭發(fā)動機試驗系統(tǒng)62-70
• 5.2.1 膏體推進劑存儲與供給系統(tǒng)62-67
• 5.2.2 不同膏體推進劑流量的多管道裝置設(shè)計67-68
• 5.2.3 不同膏體推進劑流量的噴管設(shè)計68-69
• 5.2.4 膏體火箭發(fā)動機點火工作試驗臺69-70
• 5.3 膏體火箭發(fā)動機點火試驗70-75
• 5.3.1 試驗方法及工況70-71
• 5.3.2 試驗結(jié)果及分析71-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 6 結(jié)論與展望76-78
• 6.1 本文結(jié)論76-77
• 6.2 未來展望77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻79-83
• 附錄83

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李宏泉,方理剛;空區(qū)膏體充填泵送特性及減阻試驗研究[J];湘潭礦業(yè)學院學報;2004年01期

2 王洪江;李輝;吳愛祥;焦華U，

本文編號：614628