本文關鍵詞：沖壓發(fā)動機旋流流場特性研究

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【摘要】：固體燃料沖壓發(fā)動機結構簡單、使用安全、比沖大,能夠運用于航空、導彈等多個領域。但其燃燒難以組織、效率不高,燃速低等特點制約了其在性能上的提高。本文采用數值仿真和實驗驗證的方法對旋流冷流場特性進行研究,分析旋流對沖壓發(fā)動機內流動的作用,探討旋流對燃燒及發(fā)動機總體性能的影響。首先,對原有旋流器設計進行改進,結合發(fā)動機及點火器結構,確定設計尺寸。選用NACA翼型作為葉片式旋流器結構設計參照,以減少總壓損失提高旋轉。根據仿真結果和公式計算,確定葉片安裝攻角、彎度、葉片數。為滿足實驗要求,將原尺寸縮小并確定了葉片的定位和加工方式。接著,對包含旋流器的發(fā)動機內流場進行仿真,利用Fluent軟件中的RNG k-ε模型,分析了四種安裝攻角下三種彎度對旋流數的綜合影響,得到了共十二個工況下旋流器的冷流場結構、旋流數、速度場。分析了進氣道的壓力、溫度、速度分布,旋流數的影響因素,徑向、周向、軸向的速度分布及旋流數的衰減。隨后,借助粒子圖像測速技術(PIV)測量了六種工況下有旋和無旋的流場。使用MgO作為示蹤粒子,以單幀拍攝為主,得到了燃燒室流場圖。采用dynamic studio軟件中的自適應互相關算法處理所測量的圖像,過濾非線性值并對流場進行平均統(tǒng)計,得到了軸向速度分布圖。最后,計算得到了NACA葉片式旋流器的實驗旋流數。將有旋無旋的速度場進行對比,對不同入口條件的旋流場進行分析,研究了旋流對沖壓發(fā)動機性能的所能產生的影響。研究結果表明NACA式葉片旋流器能滿足設計要求。
【關鍵詞】：旋流器 NACA翼型 PIV
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V231;TJ760.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-18
• 1.1 研究背景與意義7-13
• 1.1.1 固體燃料沖壓發(fā)動機研究進展8-10
• 1.1.2 旋流研究進展10-13
• 1.2 旋流研究現狀13-16
• 1.2.1 旋流增強燃燒研究13-14
• 1.2.2 旋流湍流模型研究進展14-16
• 1.3 本文主要研究內容16-18
• 2 NACA葉片式旋流器結構設計研究18-27
• 2.1 旋流器葉片結構設計18-22
• 2.1.1 航空翼型概述18-19
• 2.1.2 NACA翼型結構19
• 2.1.3 NACA翼型仿真研究19-22
• 2.2 NACA葉片式旋流器整體設計22-26
• 2.2.1 NACA葉片式旋流器結構設計22-25
• 2.2.2 NACA葉片式旋流器加工及材料選擇25-26
• 2.3 本章小結26-27
• 3 NACA葉片式旋流器旋流特性仿真研究27-45
• 3.1 NACA葉片式旋流器旋流冷流場數值仿真模型27-31
• 3.1.1 基本假設27
• 3.1.2 控制方程27-29
• 3.1.3 湍流模型29-31
• 3.2 NACA葉片式旋流器旋流冷流場數值邊界條件31-33
• 3.2.1 邊界條件及網格劃分31-32
• 3.2.2 初值場的給定及求解方法32-33
• 3.3 NACA葉片式旋流器旋流流場結構分析33-44
• 3.3.1 限流喉道分析33-36
• 3.3.2 旋流數分析36-38
• 3.3.3 速度場分析38-42
• 3.3.4 總壓損失分析42-43
• 3.3.5 旋流衰減研究43-44
• 3.4 本章小結44-45
• 4 NACA葉片式旋流器冷流場實驗研究45-63
• 4.1 實驗系統(tǒng)45-49
• 4.1.1 NACA式葉片式旋流器模型45-46
• 4.1.2 實驗臺介紹46-47
• 4.1.3 PIV系統(tǒng)47-49
• 4.2 NACA葉片式旋流器冷流場實驗49-53
• 4.2.1 實驗方案與工況49
• 4.2.2 PIV實驗參數49-50
• 4.2.3 PIV圖像后處理50-53
• 4.3 實驗結果與分析53-61
• 4.4 本章小結61-63
• 5 結論與展望63-65
• 5.1 結論63-64
• 5.2 研究展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻66-70
• 附錄70

【參考文獻】

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本文編號：879281