本文以整裝式液體工質電熱化學炮為工程背景,開展等離子射流與液體工質相互作用特性的實驗和理論研究,探索控制整裝式液體藥燃燒穩(wěn)定性的機理及方法,研究成果對指導整裝式液體工質電熱化學炮內彈道設計具有重要價值。主要研究內容及成果如下： (1)等離子射流在大氣中擴展特性的實驗研究 設計等離子射流在大氣中擴展的試驗平臺,采用瞬態(tài)測壓系統(tǒng)測量毛細管內的壓力特性,用數字高速錄像系統(tǒng)觀測了等離子射流在大氣中擴展的序列過程,研究了放電電壓、噴嘴直徑對等離子射流擴展特性的影響。結果表明：等離子射流擴展時,軸向擴展速度大于徑向擴展速度。擴展過程中,等離子射流可以分成兩個部分：圓錐型的射流頭部和細長的射流體,射流頭部亮度最強。等離子射流與大氣間存在強烈的湍流摻混作用。放電電壓增大時,等離子射流亮度增強,擴展位移增大,但增量減小。噴嘴直徑增大時,等離子射流擴展位移增大。 (2)等離子射流在大氣中擴展特性的數值模擬 在實驗基礎上,建立了等離子射流二維非穩(wěn)態(tài)數學模型,運用FLUENT軟件對非穩(wěn)態(tài)條件下的二維軸對稱等離子射流在大氣中的膨脹過程進行了數值模擬,獲得了射流場中壓力、速度、密度和溫度的時空分布特性,以及等離子...

【文章頁數】：155 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1. 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 國內外研究現狀
        1.2.1 脈沖等離子體產生過程特性研究
        1.2.2 等離子射流與工作介質相互作用特性研究
        1.2.3 整裝式液體藥燃燒穩(wěn)定性控制技術研究
        1.2.4 ETC內彈道實驗及理論研究
    1.3 本文主要工作
2 等離子射流在大氣中擴展特性的實驗研究
    2.1 引言
    2.2 實驗裝置
    2.3 等離子射流在大氣中擴展的典型過程
    2.4 多參數變化對等離子射流擴展特性的影響
        2.4.1 放電電壓對等離子射流擴展特性的影響
        2.4.2 噴嘴直徑對等離子射流擴展特性的影響
    2.5 本章小結
3 等離子射流在大氣中擴展特性的數值模擬
    3.1 引言
    3.2 物理模型
    3.3 數學模型
    3.4 等離子射流近場參數分布特性
        3.4.1 等離子射流擴展界面特性
        3.4.2 壓力分布特性
        3.4.3 速度分布特性
        3.4.4 溫度分布特性
    3.5 等離子射流全場參數分布特性
        3.5.1 等離子射流擴展界面及密度分布特性
        3.5.2 壓力分布特性
        3.5.3 速度分布特性
        3.5.4 溫度分布特性
    3.6 噴射壓力對等離子射流擴展特性的影響
    3.7 等離子體溫度對等離子射流擴展特性的影響
    3.8 等離子體分子量對等離子射流擴展特性的影響
    3.9 噴嘴直徑對等離子射流擴展特性的影響
    3.10 脈沖噴射壓力波形對等離子射流擴展特性的影響
    3.11 本章小結
4 等離子射流與液體工質相互作用特性的實驗研究
    4.1 引言
    4.2 實驗裝置
    4.3 等離子射流在圓柱型觀察室中的擴展過程研究
        4.3.1 等離子射流典型擴展特性
        4.3.2 放電電壓對等離子射流與液體工質相互作用特性的影響
    4.4 等離子射流在圓柱漸擴型觀察室中的擴展過程研究
        4.4.1 等離子射流在三級圓柱漸擴型觀察室中的典型擴展過程
        4.4.2 噴嘴直徑對等離子射流擴展特性的影響
        4.4.3 放電電壓對等離子射流擴展特性的影響
        4.4.4 四級漸擴型觀察室中等離子射流擴展特性
        4.4.5 漸擴結構因子對等離子射流擴展特性的影響
        4.4.6 觀察室頂端開口與密封對等離子射流擴展特性的影響
    4.5 本章小結
5 等離子射流在圓柱型充液室中擴展特性的數值模擬
    5.1 引言
    5.2 物理模型
    5.3 數學模型
    5.4 等離子射流在圓柱充液室中典型擴展特性
        5.4.1 相界面及流線演化特性
        5.4.2 壓力分布特性
        5.4.3 速度分布特性
        5.4.4 溫度分布特性
        5.4.5 等離子射流與液體工質間的摻混過程研究
    5.5 多參數變化對等離子射流擴展特性的影響
        5.5.1 噴射壓力對等離子射流擴展特性的影響
        5.5.2 液體密度對等離子射流擴展特性的影響
        5.5.4 等離子射流在HAN基液體發(fā)射藥模擬工質中的擴展特性
        5.5.5 噴嘴直徑對等離子射流擴展特性的影響
    5.6 本章小結
6 等離子射流在圓柱漸擴型充液室中擴展特性的數值模擬
    6.1 引言
    6.2 數學物理模型
    6.3 等離子射流在圓柱漸擴型充液室中的擴展特性
        6.3.1 Taylor空腔界面及流線演化特性
        6.3.2 射流場壓力分布特性
        6.3.3 射流場密度分布特性
        6.3.4 射流場速度分布特性
        6.3.5 射流場溫度分布特性
    6.4 噴射壓力對等離子射流擴展特性的影響
        6.4.1 Taylor空腔界面及流線分布特性的比較
        6.4.2 射流場壓力分布特性的比較
        6.4.3 射流場密度分布特性的比較
        6.4.4 射流場Ma數分布特性比較
        6.4.5 射流場溫度分布特性比較
    6.5 噴嘴直徑對等離子射流擴展特性的影響
        6.5.1 Taylor空腔界面及流線分布特性的比較
        6.5.2 射流場壓力分布特性的比較
        6.5.3 射流場密度分布特性的比較
        6.5.4 射流場速度分布特性比較
        6.5.5 射流場溫度分布特性比較
    6.6 漸擴結構因子ΔD/L對等離子射流擴展特性的影響
        6.6.1 Taylor空腔界面及流線分布特性的比較
        6.6.2 射流場速度分布特性比較
        6.6.3 射流場壓力分布特性的比較
        6.6.4 射流場溫度分布特性比較
        6.6.5 射流場密度分布特性的比較
    6.7 本章小結
7 整裝式液體發(fā)射藥等離子點火、燃燒推進的數值模擬
    7.1 引言
    7.2 物理模型
    7.3 數學模型
    7.4 計算實例與實驗結果的比較
    7.5 30mm 整裝式液體工質電熱化學炮內彈道過程數值預測
        7.5.1 模擬火炮結構及計算域
        7.5.2 Taylor空腔界面發(fā)展過程
        7.5.3 密度分布特性
        7.5.4 速度分布特性
        7.5.5 壓力分布特性
        7.5.6 溫度分布特性
    7.6 本章小結
8 結論與展望
    8.1 工作總結
    8.2 論文創(chuàng)新點
    8.3 工作展望
致謝
攻讀博士期間發(fā)表的相關論文
參考文獻



本文編號：3905093