Al/AP粉末發(fā)動機是一種利用超細鋁（Al）粉顆粒作為燃料及高氯酸銨（AP）粉末作為氧化劑的高能動力裝置,具有推力可調(diào)、結(jié)構簡單的優(yōu)點,在民用及軍事領域具有廣泛的應用前景。本文采用了數(shù)值仿真與試驗相結(jié)合的方法,對粉末的非同軸式冷態(tài)噴注供給、發(fā)動機內(nèi)流場特性、粉末顆粒燃燒特性以及Al/AP非同軸式粉末發(fā)動機點火可行性進行了研究,具體工作如下:（1）Al/AP粉末非同軸式噴注摻混過程的數(shù)值模擬。通過數(shù)值模擬得到了粉末顆粒在燃燒室內(nèi)的分布情況,研究了不同構型燃燒室內(nèi)的顆粒相分布特點、不同直徑鋁顆粒進入燃燒室后的流動特征。計算結(jié)果表明:粉末顆粒直徑越小,顆粒的隨流性越好,粉末顆粒在徑向上的擴散作用就越強,有利于粉末在整個燃燒室的離散與摻混。安裝隔板后,隔板各節(jié)的凹槽內(nèi)會產(chǎn)生回流區(qū)域,粉末受到凹槽內(nèi)的氣流卷吸作用,延長了下游顆粒在燃燒室內(nèi)的滯留時間;對于安裝了火焰穩(wěn)定器的燃燒室,粉末在火焰穩(wěn)定器下游摻混并呈螺旋狀前進,粉末流化及離散效果較好。（2）非同軸式Al/AP粉末發(fā)動機燃燒室內(nèi)燃燒過程數(shù)值模擬。研究了顆粒粒徑、流化氣質(zhì)量流量、顆粒質(zhì)量流量比、燃燒室構型等不同因素對溫度分布、顆粒燃燒效率、組... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

粉末燃料供應裝置示意圖

1緒論碩士學位論文2目前國內(nèi)外學者針對Al/AP粉末火箭發(fā)動機數(shù)值模擬與實驗研究中，粉末的噴注方式較為單一，均為雙組元經(jīng)過預混合后噴注，同軸式預混合噴注能夠提高顆粒的燃燒效率，使得顆粒預混比例接近單相燃燒時氧燃比，但是粉末的預混合段增加了發(fā)動機整體結(jié)構的復雜性，且預混噴注時在燃燒室壓力較高時容易出現(xiàn)火焰的回傳發(fā)生危險。為了簡化發(fā)動機結(jié)構提高安全性，本文開展了Al/AP非同軸式粉末發(fā)動機的粉末噴注方式與粉末燃燒的理論與實驗研究，分析了Al/AP粉末發(fā)動機的顆粒噴注質(zhì)量流量比、燃燒室構型、流化氣質(zhì)量流量等因素對燃燒室流動特性的影響，為今后非同軸式Al/AP粉末發(fā)動機的工程化應用提供理論依據(jù)。1.2粉末發(fā)動機關鍵技術粉末發(fā)動機關鍵技術研究方向主要集中在三個方面：（1）粉末的預處理與裝填技術；（2）粉末供給與輸送技術；（3）粉末的噴注燃燒與火焰穩(wěn)定。粉末火箭發(fā)動機一般由粉末燃料供應裝置與粉末燃燒部分組成，如圖1.1、1.2、1.3所示。圖1.1粉末燃料供應裝置示意圖圖1.2粉末燃料燃燒部分示意圖圖1.3粉末發(fā)動機整體示意圖

1緒論碩士學位論文2目前國內(nèi)外學者針對Al/AP粉末火箭發(fā)動機數(shù)值模擬與實驗研究中，粉末的噴注方式較為單一，均為雙組元經(jīng)過預混合后噴注，同軸式預混合噴注能夠提高顆粒的燃燒效率，使得顆粒預混比例接近單相燃燒時氧燃比，但是粉末的預混合段增加了發(fā)動機整體結(jié)構的復雜性，且預混噴注時在燃燒室壓力較高時容易出現(xiàn)火焰的回傳發(fā)生危險。為了簡化發(fā)動機結(jié)構提高安全性，本文開展了Al/AP非同軸式粉末發(fā)動機的粉末噴注方式與粉末燃燒的理論與實驗研究，分析了Al/AP粉末發(fā)動機的顆粒噴注質(zhì)量流量比、燃燒室構型、流化氣質(zhì)量流量等因素對燃燒室流動特性的影響，為今后非同軸式Al/AP粉末發(fā)動機的工程化應用提供理論依據(jù)。1.2粉末發(fā)動機關鍵技術粉末發(fā)動機關鍵技術研究方向主要集中在三個方面：（1）粉末的預處理與裝填技術；（2）粉末供給與輸送技術；（3）粉末的噴注燃燒與火焰穩(wěn)定。粉末火箭發(fā)動機一般由粉末燃料供應裝置與粉末燃燒部分組成，如圖1.1、1.2、1.3所示。圖1.1粉末燃料供應裝置示意圖圖1.2粉末燃料燃燒部分示意圖圖1.3粉末發(fā)動機整體示意圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Mg-O2和Mg-CO2預混氣燃燒特性及熱聲振蕩的數(shù)值模擬研究[J]. 楊亞晶,謝偉,魏衍舉.  推進技術. 2019(02)
[2]Al/AP粉末火箭發(fā)動機推力調(diào)節(jié)性能試驗[J]. 武冠杰,任全彬,李超,李悅,胡春波.  固體火箭技術. 2018(05)
[3]噴注壓降對Al/AP粉末火箭發(fā)動機工作特性影響研究[J]. 李超,胡春波,武冠杰,李悅,鄧哲,朱小飛.  推進技術. 2018(12)
[4]粉末推進劑流化過程及高壓流化機制分析[J]. 孫�？�,胡春波,徐義華.  推進技術. 2018(12)
[5]粉末火箭發(fā)動機研究進展[J]. 李悅,胡春波,胡加明,朱小飛,張力鋒,李超.  推進技術. 2018(08)
[6]不同氣氛對鋁粉點火燃燒特性的影響分析[J]. 楊建剛,胡春波,鄧哲,朱小飛.  火炸藥學報. 2017(03)
[7]單組元粉末發(fā)動機內(nèi)流場數(shù)值模擬研究[J]. 冷林濤,翁春生,白橋棟,林玲.  彈道學報. 2017(02)
[8]粉末燃料沖壓發(fā)動機研究進展[J]. 胡春波,李超,孫海俊,武冠杰.  固體火箭技術. 2017(03)
[9]高氯酸銨包覆納米鋁粉在CO2氣氛中的熱反應特性及點火燃燒特性[J]. 王啟昌,朱寶忠,孫運蘭,王婷.  過程工程學報. 2017(02)
[10]旋流流動對水沖壓發(fā)動機性能影響[J]. 劉立靜,李志強.  航空動力學報. 2017(02)

博士論文
[1]Al/AP粉末推進劑點火燃燒及層流火焰?zhèn)鞑ツＰ脱芯縖D]. 鄧哲.西北工業(yè)大學 2016

碩士論文
[1]金屬粉末燃料發(fā)動機燃料供應系統(tǒng)研究[D]. 許一楠.哈爾濱工程大學 2018
[2]粉末沖壓發(fā)動機燃料供應系統(tǒng)研究[D]. 韓超.國防科學技術大學 2006



本文編號：3098714