粉末燃料沖壓發(fā)動機是一種新型的沖壓發(fā)動機，它采用高能量密度的金屬或非金屬粉末作為燃料，具有液體燃料沖壓發(fā)動機燃燒效率高、能量高及燃料流量調(diào)節(jié)容易實現(xiàn)，以及固體火箭沖壓發(fā)動機結構簡單、可靠性高、維護使用方便、適合機載發(fā)射的優(yōu)點。作為一種新型的發(fā)動機，如何有效的組織燃料的燃燒是研究工作的重點任務。本文采用數(shù)值模擬與試驗相結合的方法，對發(fā)動機的燃燒組織過程進行了研究，為提高此種發(fā)動機燃燒效率提供了指導借鑒。 基于顆粒軌道模型，建立了發(fā)動機燃燒室內(nèi)兩相燃燒流動的三維數(shù)值模擬方法，搭建了粉末燃料沖壓發(fā)動機直連式試驗臺。對數(shù)值模擬方法進行了試驗驗證驗證，指出在忽略一些因素影響后，該數(shù)值模擬方法能夠反映發(fā)動機內(nèi)部的燃燒流動過程。 數(shù)值模擬研究了三種粉末燃料沖壓發(fā)動機結構對于不同粒度徑級別的鎂基粉末燃料的燃燒過程的影響，分析了不同發(fā)動機結構對燃燒室內(nèi)的溫度場結構、粉末燃料的點火燃燒過程的影響，評價了三種發(fā)動機結構的性能的優(yōu)劣，并以此為依據(jù)設計了駐渦式粉末燃料沖壓發(fā)動機。通過地面直連試驗證明了這種發(fā)動機實現(xiàn)鎂基粉末燃料點火啟動的可行性，并解決了試驗過程中出現(xiàn)的震蕩燃燒現(xiàn)象。通過對比試驗證明了駐渦式粉末燃...

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

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摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 粉末燃料沖壓發(fā)動機發(fā)展綜述
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 粉末燃料沖壓發(fā)動機發(fā)展情況
        1.1.3 現(xiàn)有技術的存在的問題
    1.2 相關領域研究進展
        1.2.1 顆粒點火過程研究
        1.2.2 顆粒合作點火研究
        1.2.3 粉末燃料高效儲存研究
        1.2.4 火焰穩(wěn)定器研究
        1.2.5 進氣方式影響研究
        1.2.6 燃燒室沉積研究
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第二章 數(shù)值模擬方法和試驗方法介紹
    2.1 引言
    2.2 數(shù)值計算模型
        2.2.1 兩相流計算模型
        2.2.2 顆粒軌道模型
        2.2.3 湍流模型
        2.2.4 鎂顆粒點火燃燒模型
        2.2.5 氣相燃燒模型
    2.3 試驗方法
        2.3.1 空氣供應系統(tǒng)
        2.3.2 粉末燃料供應系統(tǒng)
        2.3.3 點火系統(tǒng)
        2.3.4 數(shù)據(jù)處理方法
    2.4 數(shù)值模擬方法算例驗證
        2.4.1 流場簡化
        2.4.2 三維結構網(wǎng)格及邊界條件
        2.4.3 數(shù)值模擬方法試驗驗證
    2.5 小結
第三章 粉末燃料沖壓發(fā)動機構型設計
    3.1 引言
    3.2 粉末燃料沖壓發(fā)動機構型設計
        3.2.1 發(fā)動機構型
        3.2.2 數(shù)值模擬邊界條件
        3.2.3 發(fā)動機對大粒徑燃料燃燒過程影響分析
        3.2.4 發(fā)動機對小粒徑燃料燃燒過程影響分析
    3.3 駐渦式粉末燃料沖壓發(fā)動機點火燃燒可行性研究
        3.3.1 發(fā)動機設計
        3.3.2 試驗條件
        3.3.3 試驗結果及分析
        3.3.4 改進試驗
        3.3.5 發(fā)動機對比試驗
    3.4 小結
第四章 駐渦式粉末燃料沖壓發(fā)動機工作特性研究
    4.1 引言
    4.2 二次摻混空氣進氣方式對發(fā)動機工作過程的影響
        4.2.1 試驗研究
        4.2.2 數(shù)值模擬研究
    4.3 一二次摻混空氣比例對發(fā)動機啟動燃燒影響
        4.3.1 試驗研究
        4.3.2 數(shù)值模擬研究
    4.4 旋流進氣方式對發(fā)動機啟動燃燒影響
        4.4.1 旋流進氣數(shù)值模擬
        4.4.2 內(nèi)流場分析
    4.5 發(fā)動機吹熄極限數(shù)值模擬研究
        4.5.1 發(fā)動機點火啟動與燃燒沉積的關系
        4.5.2 一次旋流進氣吹熄極限研究
        4.5.3 一次直流進氣吹熄極限研究
        4.5.4 發(fā)動機吹熄極限結論總結
    4.6 小結
第五章 燃料理化特性對發(fā)動機性能影響研究
    5.1 引言
    5.2 粉末燃料粒徑大小對發(fā)動機性能影響
        5.2.1 小粒徑燃料點火啟動試驗研究
        5.2.2 燃料粒徑對發(fā)動機性能影響數(shù)值模擬研究
        5.2.3 結論
    5.3 粉末燃料級配裝填對發(fā)動機性能影響
        5.3.1 級配裝填研究
        5.3.2 級配裝填對發(fā)動機性能影響數(shù)值模擬研究
        5.3.3 級配裝填對發(fā)動機性能影響試驗研究
        5.3.4 結論
    5.4 硼鎂混合燃料應用研究
        5.4.1 粉末燃料的制備
        5.4.2 試驗研究
        5.4.3 結論
    5.5 小結
第六章 結束語
    6.1 全文工作總結
        6.1.1 結論
        6.1.2 創(chuàng)新點
    6.2 對未來工作的展望
致謝
參考文獻
作者在學期間取得的學術成果



本文編號：3793825