速燃固體火箭作為一種發(fā)射火箭彈的便攜式單兵反坦克武器,發(fā)射時在尾噴管產(chǎn)生高溫、高速、高壓的非定常復雜流場,并形成高強度噪聲和長長的火焰,這些發(fā)射特征對人體、儀器設備、機械結構都可能帶來損傷,且不利于火箭武器系統(tǒng)的隱蔽性,甚至影響發(fā)射的安全性。因此,研究燃氣射流噪聲產(chǎn)生機理進而降低射流噪聲具有實際應用價值。本文圍繞速燃固體火箭發(fā)射過程中燃氣射流流場、氣動噪聲以及降噪措施難題,開展了相關的理論分析、實驗研究和數(shù)值模擬工作,分析射流噪聲源的形成機理及氣動聲學特性,并探索了抑制射流噪聲的方法。主要研究工作及成果如下:（1）應用氣體射流動力學、氣動聲學等理論,對燃氣射流過程中的發(fā)聲機理以及氣動聲源特性進行了理論分析,并闡述了射流流場和聲場之間的相互作用。通過氣體射流過程的流動方程和氣動聲學方程,建立了火箭發(fā)動機燃氣射流噪聲預測模型以及聲功率的理論表達式,初步探討了發(fā)動機燃氣射流噪聲的影響因素。（2）設計并搭建了速燃固體火箭發(fā)動機靜止燃氣射流噪聲測試試驗平臺,對發(fā)動機燃氣射流噪聲輻射特性進行了系統(tǒng)研究。采用高速錄像系統(tǒng)觀測了燃氣射流在大氣中的擴散形態(tài)特征,發(fā)現(xiàn)高溫高速燃氣不斷與周圍大氣強烈的摻混,... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：153 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
符號表
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 燃氣射流的研究
        1.2.2 燃氣射流噪聲研究
        1.2.3 射流噪聲抑制技術研究
    1.3 本文主要工作
2 火箭發(fā)射噪聲產(chǎn)生的物理機制及聲源特性
    2.1 引言
    2.2 氣動聲學的基本方程
        2.2.1 聲學基本方程
        2.2.2 Lighthill聲類比方程
        2.2.3 廣義Lighthill方程
        2.2.4 FW-H聲比擬方程
    2.3 射流過程的聲源及其特性
        2.3.1 氣動噪聲的基本聲源
        2.3.2 燃氣射流噪聲
    2.4 火箭武器噪聲的危害、評價和標準
        2.4.1 火箭武器噪聲特性
        2.4.2 噪聲的危害
        2.4.3 噪聲的評價參數(shù)
        2.4.4 噪聲的安全標準
    2.5 本章小結
3 火箭燃氣射流噪聲場分布特性的實驗研究
    3.1 引言
    3.2 實驗發(fā)動機結構設計
    3.3 發(fā)動機靜止燃氣射流噪聲實驗
        3.3.1 實驗噴射裝置與測試系統(tǒng)
        3.3.2 實驗方案及實施
        3.3.3 發(fā)動機靜止燃氣射流噪聲實驗結果分析
    3.4 火箭發(fā)射燃氣射流噪聲實驗
        3.4.1 發(fā)射裝置與測試方案
        3.4.2 試驗方案及實施
        3.4.3 實驗結果分析
    3.5 本章小結
4 燃氣射流流場和聲場的數(shù)值模擬
    4.1 引言
    4.2 物理數(shù)學模型
        4.2.1 燃氣射流過程的物理描述
        4.2.2 噴射裝置內(nèi)彈道計算
        4.2.3 基本假設
        4.2.4 數(shù)學模型
    4.3 數(shù)值計算
        4.3.1 數(shù)值方法
        4.3.2 計算區(qū)域及邊界條件
        4.3.3 數(shù)值穩(wěn)定條件
        4.3.4 計算流程圖
    4.4 燃氣射流流場數(shù)值模擬結果分析
    4.5 燃氣射流聲場特性分析
        4.5.1 射流噪聲聲壓級分布
        4.5.2 射流噪聲指向特性研究
    4.6 燃燒室壓強對燃氣射流噪聲特性影響
        4.6.1 燃燒室壓強對流場的影響
        4.6.2 燃燒室壓強對聲場的影響
    4.7 燃氣溫度對射流噪聲特性影響
        4.7.1 燃氣溫度對流場的影響
        4.7.2 燃氣溫度對聲場的影響
    4.8 噴管尺寸對燃氣射流噪聲特性影響
        4.8.1 噴管尺寸對流場的影響
        4.8.2 噴管尺寸對聲場的影響
    4.9 本章小結
5 燃氣射流驅動液柱的降噪實驗研究
    5.1 引言
    5.2 燃氣射流降噪方案的選擇
        5.2.1 管尾消聲裝置
        5.2.2 多噴管降噪方案
        5.2.3 噴液降噪方案
        5.2.4 液柱平衡體降噪方案
    5.3 實驗噴射裝置
    5.4 實驗方案及實施
    5.5 有無液柱對燃氣射流噪聲的對比分析
        5.5.1 射流流場對比分析
        5.5.2 射流聲場對比分析
    5.6 液柱質量對燃氣射流噪聲特性的影響
        5.6.1 射流噪聲對比分析
        5.6.2 發(fā)動機推力性能分析
    5.7 本章小結
6 燃氣射流驅動液柱降噪影響因素分析
    6.1 引言
    6.2 數(shù)學物理模型
        6.2.1 基本假設
        6.2.2 數(shù)學模型
        6.2.3 計算區(qū)域與邊界條件
        6.2.4 數(shù)值模擬流程圖
    6.3 燃氣射流驅動液柱射流特性
    6.4 多參數(shù)變化對燃氣驅動液柱射流過程的影響
        6.4.1 液柱質量對射流過程的影響
        6.4.2 液柱密度對射流過程的影響
        6.4.3 燃燒室壓力對射流過程的影響
    6.5 液柱平衡體降噪方案的優(yōu)化分析
    6.6 本章小結
7 結論與展望
    7.1 論文主要工作總結
    7.2 論文創(chuàng)新點
    7.3 工作展望
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]火箭發(fā)動機燃氣射流驅動液柱降噪實驗[J]. 張磊,阮文俊,王浩,王政偉.  航空動力學報. 2016(05)
[2]二維噴管的初始流動[J]. 張煥好,陳志華,姜孝海.  航空動力學報. 2015(09)
[3]固體火箭發(fā)動機燃氣射流流場和聲場數(shù)值計算[J]. 張磊,阮文俊,王浩,王健.  固體火箭技術. 2015(02)
[4]V形槽噴管在分開式排氣系統(tǒng)中的降噪實驗[J]. 何敬玉,邵萬仁,許影博,李曉東.  航空動力學報. 2015(02)
[5]平面超聲速引射器內(nèi)部流動的大渦模擬[J]. 許常悅,周濤,王從磊.  航空學報. 2014(08)
[6]小口徑膛口射流噪聲的數(shù)值模擬[J]. 王楊,姜孝海,楊緒普,郭則慶.  爆炸與沖擊. 2014(04)
[7]Simulation of underexpanded supersonic jet flows with chemical reactions[J]. Fu Debin,Yu Yong,Niu Qinglin.  Chinese Journal of Aeronautics. 2014(03)
[8]超聲速來流與側向射流作用下的三維流場結構[J]. 薛大文,陳志華,張煥好,張輝.  推進技術. 2014(07)
[9]火箭燃氣射流流場的無網(wǎng)格方法模擬[J]. 卓長飛,封鋒,武曉松.  固體火箭技術. 2014(01)
[10]固體火箭發(fā)動機噴流噪聲測量及聲場分析[J]. 彭小波,李佳明,胡春波.  實驗流體力學. 2013(01)

博士論文
[1]可壓縮橫向射流和旋擰射流的大渦模擬研究[D]. 王國蕾.中國科學技術大學 2012



本文編號：3184498