RLPG振荡燃烧简化模型及数值模拟

以再生式液体发射药火炮(RLPG)为工程背景,建立了RLPG振荡燃烧简化模型.假设液体发射药喷入燃烧室后形成一定比例的球形液滴和块状液面,且块状液面的燃烧具有一定的随机性.液滴与液面均按指数燃速规律释放能量.数值求解RLPG内弹道方程组,得到的p-t曲线较好地模拟出23 mm RLPG燃烧室和贮液室的压力振荡现象.     

RLPG点火过程中贮液室压力振荡分析

建立了 2 3 mm RLPG点火过程分析模型 ,研究了贮液室产生压力振荡的主要原因 .分析了 RLPG在点火过程中贮液室液体压力振荡现象 ,此期间压力振荡频率相对较低 ,危害较大 .分析模型考虑了高压下液体可压缩性 ,模拟计算结果表明 ,液体可压缩性是此期间压力振荡的主要原因 .经过改进 RLPG结构 ,采用合理措施 ,可以将压力振荡控制在安全范围之内     

RLPG燃烧室气体动态特性研究及应用

为研究再生式液体发射药火炮燃烧室的压力振荡,建立了燃烧室气体三维波动方程,给出了求解气体动态特征频率的表达式,在某一确定燃烧室容积下分析了燃烧室结构尺寸对气体动态特征频率的影响规律.通过分析气体动态特性在压力振荡抑制技术研究中的影响,给出了避开燃烧室压力振荡主频带的燃烧室半径与长度的比.研究结果表明,燃烧室气体多阶动态特征频率受到激励是RLPG燃烧室产生压力振荡的一个重要原因,通过合理设计燃烧室结构尺寸可以避免燃烧室气体多阶动态特征频率受到激励.     

高速环形射流破碎雾化特性及动态喷雾模拟

在再生式液体发射药火炮(RLPG)中,液体射流破碎雾化过程影响到射流结构、液滴尺寸和速度分布等特性,是影响RLPG喷雾燃烧过程的关键因素之一.根据表面波破碎理论建立了RLPG环形喷孔高速液体薄膜破碎模型,并考虑了液滴的二次雾化过程.计算了液膜的破碎过程.计算结果表明,环形射流向喷嘴下游运动过程中内部空腔不断收缩,最终聚并成与圆柱形类似的射流向前运动,喷雾场前缘多为大颗粒液滴;在轴向某一固定位置,平均直径随时间逐渐减小并趋于一稳态值;在空间上平均直径随轴向距离的增加先减小后增大呈凹谷型分布.该模型的建立进一步完善了基于环形喷嘴的RLPG内弹道多维多相流数学模型.     

再生式液体发射药火炮喷孔变形响应有限元分析

利用再生式液体发射药火炮(RLPG)内弹道理论模型,对37mm全装药RLPG内弹道过程进行了数值模拟,给出了喷孔变形响应有限元分析载荷;建立了喷孔变形响应分析的有限元模型;利用通用有限元软件ANSYS分析计算了喷孔变形响应;给出了喷孔面积变化后RLPG内弹道过程数值模拟结果.     

RLPG高压瞬态多相反应流动计算模型与方法

针对再生式液体发射药火炮（RLPG）内弹道过程中非稳态喷雾燃烧流动问题,建立了数学模型,给出了具体的计算方法。由于燃烧室的不规则性,为便于采用有限差分法离散控制方程,采用贴体坐标系统,将燃烧室变换成计算空间内矩形区域。在计算空间内对非稳态控制方程进行离散,采用MacCormack预估校正二步差分格式求解。RLPG存在两个运动边界,推导了活塞和弹底动边界的差分格式,保证边界上物理量的守恒性。计算结果与试验值吻合较好,表明建立的模型与计算方法是可行的。     

利用燃料调节对突扩燃烧室进行反馈控制

进行了闭环控制试验以消除－０．７ＭＷ突扩燃烧室的燃烧不稳定性并扩大其自燃极限。在突扩面和排气喷管处测量了不稳定燃烧产生的压力振荡用这些信号作为销定和产生在预定相移处调节燃料流量的声频信号的参考。在一定范围的相移角度内，燃烧振荡的幅度下降为未受控时的５０％。当参考信号取自突扩时．控制系统最为有效。振荡幅度减小量与声压级成比例．但高压力幅度平稳。控制系统的效率随空气流量的增加而降低。由于多种不稳定频率的存在．燃烧不稳定性呈现双峰性．因此存在不只一种主频率时．需要更精密的锁定和相移系统有效地抑制振荡。即使是在高流量下．不稳定的幅度也被减少了将近４０％。     

再生式密闭爆发器液体发射药喷射雾化燃烧规律的研究

硝酸羟胺基液体发射药在再生式密闭爆发器中燃烧压力曲线分析处理和喷射雾化理论结果认为,液体发射药在再生式装置中,喷射时雾化是完全的,燃烧过程较喷射雾化过程要短暂得多.证实了再生式装置中液体发射药瞬时燃完假定是必须的也是合理的.这对再生式液体火炮的弹道理论与实验研究都具有参考意义。     

液体发射药迫击炮内弹道燃烧稳定性

为研究液体发射药迫击炮内弹道特性,搭建60 mm液体发射药迫击炮瞬态测试系统,对其燃烧室压力变化与迫击炮弹初速进行测试。在试验基础上,基于非定常欧拉-拉格朗日模型和液体发射药蒸发-燃烧模型建立带燃烧反应的液体发射药迫击炮两相流计算模型,对内弹道过程中的反应流场进行模拟,分析复杂气相流场与液体发射药喷射燃烧间的耦合关系及压力振荡形成机理。结果表明：60 mm液体发射药迫击炮燃烧稳定性好,具有工程化潜力;数值模拟与试验结果吻合度较高,且可以复现压力振荡现象,计算模型具有合理性;液体发射药的喷射与燃烧均受燃烧室内气涡的影响;反射波引发的液体发射药集中燃烧使压力表现为一种振荡发展。     

不同燃油对某重型柴油机燃烧稳定性影响分析

为了揭示不同燃油对柴油机燃烧过程循环变动的影响规律,选用A、B、C 3种军用柴油作为燃料进行标定工况及最大扭矩工况下的台架试验。对缸内压力时间序列进行三维相空间重构,利用燃烧参数的循环波动率定量分析柴油机燃烧稳定性,并结合返回映射对平均指示压力进行研究。结果表明：柴油机缸内状态呈现一定的混沌特性,燃烧过程中缸内压力呈现出振荡的特点,燃用柴油A时燃烧阶段的迹线相对密集,燃用柴油B和柴油C时迹线逐渐发散;燃烧阶段压力波动率峰值与压力振荡区域相对应,最大扭矩工况下柴油A的前两峰值最低、滞燃期最短,平均指示压力循环变动最小;随着转速上升,燃用3种柴油的燃烧稳定性均有所提高。     

内环式结构RLPG压力平台产生的条件

在文献１建立的ＲＬＰＧ集总参数内弹道学数学物理模型的基础上，对ＲＬＰＧ压力平台产生的条件进行了详细的探讨，推导了满足压力平台的喷孔面积与膛内其它参量之间的解析关系式，编制了计算程序，处理了计算过程中所产生的压力振荡问题，获得了工程设计中实用的产生压力平台的中心杆半径与其行程的变化关系曲线。     

再生式液体发射药火炮贮液室激波模型

在再生式液体发射药火炮喷射后期,贮液室普遍存在高频高幅压力振荡。由于活塞的运动扰动,经过一定时间贮液室中可能形成激波。基于特征线理论推导了特征线经固壁与活塞多次反射后激波形成模型,设计了计算流程图及给出了应用算例。数值计算结果与实验现象基本符合。此模型为预测不同结构再生式液体发射药火炮贮液室中激波的形成打下了坚实的理论基础,对探讨贮液室压力振荡产生机理具有一定理论意义。     

RLPG液体发射药加注系统研究

对再生式液体发射药火炮（ＲＬＰＧ）液体发射药加注系统几种方案进行了详细讨论，并结合ＲＬＰＧ对加注系统的具体要求，确定了该加注系统结构的初步设计方案．采用集总参数法建立了液体加注系统的通用理论模型，并用该模型对所选加注系统方案进行了理论模拟，指出了影响加注时间及系统压力波动的重要参数和液体加注系统性能优化需注意的问题     

阻尼环对固体火箭发动机热声振荡的影响

为了有效解决推进系统中热声压力振荡的危害问题,对热声压力振荡的抑制特性进行系统研究。基于固体火箭发动机设计一种平面火焰圆柱形燃烧室实验装置,根据此实验系统,开展阻尼环及其安装位置对热声压力振荡抑制影响的实验,并通过理论计算对实验规律进行了验证。结果显示：无阻尼环时燃烧室内激发出频率为115 Hz,振幅为119 dB的1阶压力振荡;安装阻尼环后使得1阶压力振荡幅值减小至81 dB,降低约32%,但同时也激发出较弱的高阶振荡;当阻尼环向燃烧室出口移动,1阶压力振荡幅值进一步减小,降低约13%,而高阶模态振荡幅值略有增加。理论计算结果与实验规律吻合较好,表明：阻尼环增加系统阻尼,从而有效抑制了热声压力振荡;且阻尼环靠近出口处阻尼更大,抑制效果更明显。     

基于旋转阀的固体推进剂压强耦合响应测试方法

针对固体发动机燃烧不稳定问题,提出一种基于旋转阀的固体推进剂压强耦合响应测试方法,并对应设计了一套可开展冷气和推进剂点火实验的旋转阀实验系统。通过23 Hz、46 Hz、69 Hz 3种不同振荡频率的冷气实验及理论计算,发现两种结果对比误差最大值为4.35%,验证了圆光栅定位组件测试旋转阀次级排气通道面积和压强延迟时间的有效性。进行23 Hz、46 Hz、69 Hz、 115 Hz、138 Hz 5种振荡频率的固体推进剂点火实验,结果表明：燃烧室平均压强受振荡频率的影响,由23 Hz的2.88 MPa减小至138 Hz的2.523 MPa;被测推进剂的压强耦合响应函数受振荡频率影响较小,维持在0.80±0.13;该旋转阀方案可行和可靠。