旋转发动机燃烧室头部气-固两相流场结构分析

在固体火箭发动机性能的研究中,采用N-S方程、Reynolds湍流模型和颗粒随机轨道模型建立了旋转固体火箭发动机头部区域气-固两相流数学模型,针对安全性,使用FLUENT软件对不同转速发动机头部区域流场进行了数值仿真,分析和比较了有无旋转两种状态下燃烧室头部区域流场结构,研究了转速对燃烧室头部流场结构及热环境的影响.结果表明:发动机的旋转使燃烧室内部流动与传热发生显著变化,导致燃烧室头部压强升高,热防护环境恶化,而且,变化随着转速的增加而迅速加剧,影响发动机内弹道性能和头部热防护性能,为发动机设计提供安全保障的依据.     

含AP包覆硼的富燃推进剂燃烧机理研究

通过微热电偶测温和火焰单幅照相技术测试了含硼富燃料推进剂燃烧波温度分布及燃烧火焰结构；用扫描电镜对熄火表面形貌进行了观察，并通过能谱仪进行局部元素分析；对DSC曲线进行积分，得到推进剂的凝相放热量；测量推进剂燃烧的爆热和低压燃速，获得了其低压燃烧特性和一次燃烧放热情况。结果表明，含AP包覆硼的推进剂燃烧更剧烈，推进剂的绝热火焰温度更高，AP包覆硼提高了含硼富燃料推进剂的凝相放热、爆热和低压燃速。初步确定了该类推进剂的燃烧过程，为建立含硼富燃料推进剂燃烧物理模型提供了依据。     

进气形式对冲压发动机二次燃烧的影响

为增强冲压发动机补燃室内燃料与空气的掺混效果,提高二次燃烧效率,采用RNGk-ε湍流模型和单步快速化学反应,通过非结构网格上的SIMPLE算法,对不同进气形式的冲压发动机二次燃烧流场进行了数值模拟,获得了流场参数分布。研究表明采用一次进气方式和增加两进气道间夹角的方法均可增强燃料与空气在补燃室内的掺混效果,二次进气方式有利于补燃室的热防护。研究结果为冲压发动机的设计提供了一定参考。     

基于正交设计的旋流组合式喷嘴雾化性能实验

为寻求旋流组合式喷嘴雾化性能影响因素间的优化匹配方案,在分析和总结的基础上,选取旋流器的组合方式、喷头构型、进气流量和进气方式等作为主要影响因素,通过正交设计理论,安排试验方案,采用相位多普勒粒子分析仪（PDPA）对雾化性能的关键评判因素——喷雾场粒径进行了采集测量。实验结果的极差分析和方差分析表明,旋流器的组合方式对雾化粒径的影响最强,水流量次之,再次为喷头构型,而进气方式的影响最弱;此外,旋流器组合方式与喷头的交互作用产生的影响不应被忽略。     

带径向翼槽SRM点火瞬间流固耦合数值分析

大长径比固体发动机点火瞬间,固体推进剂药柱易受点火燃气压力作用产生变形,而变形的药柱又会对燃气流动产生影响,即固体发动机点火瞬间的流固耦合现象.在复杂过程中,对大中型同体发动机而言,仅有几十分之一秒到几秒,但发生故障的概率却相对较高.采用MpCCI耦合器作为FLUENT和ANSYS的数据交换平台,对带径向翼槽大长径比固体发动机点火过程中的流固耦合现象进行了数值模拟.结果表明,该型发动机点火瞬间燃气流动与药柱变形强烈耦合,药柱变形主要发生在径向翼槽的尖点处,且随点火过程的推进变形加剧.计算了点火压力冲击下药柱的位移及应力场的分布规律,研究结果为流固耦合技术为固体发动机上的应用奠定了一定的基础.     

补燃室头部距离对固冲发动机二次燃烧的影响

补燃室头部距离是影响固体火箭冲压发动机二次燃烧效率的关键参数,采用数值模拟的方法研究分析了该参数对固体火箭冲压发动机二次燃烧效率的影响,数值结果与同等条件下实验结果的对比分析表明：补燃室头部距离的增大,可增大头部的漩涡区,从而使固相颗粒在补燃室头部的驻留时间得以延长,这对固相颗粒的点火燃烧十分有利,但对提高整个补燃室掺混燃烧效率的作用有限,因此补燃室长度一定的情况下,存在一个最佳的头部距离。     

非同轴喉栓式推力调节喷管性能影响因素分析

为了研究非同轴喉栓式推力调节喷管的性能影响因素和影响规律,文中建立了喉栓式喷管的等效喉部面积计算方法,通过数值模拟得到了喷管喉部型面、喉栓直径、喉栓型面、非同轴角度等因素的变化带来的影响。分析结果表明:喷管喉部型面和喉栓型面均采用直锥体形,更有利于推力的线性控制,非同轴角度的变化对调节性能几乎没有影响,但喉栓直径对调节影响较为显著,应在满足推力调节比的情况下,采用最合适的大小。     

固冲发动机双下侧二元进气道设计研究

结合整体式固体火箭冲压发动机的特点，探讨了双下侧二元进气道的设计方法。中对进气道的结构、型面设计方法和性能估算进行了较为详细地研究。通过编程实现了设计的程序化，并通过算例对一假想的固冲发动机进行了优化设计与计算。     

旋流组合式催化裂化进料喷嘴液流分布实验

提出了一种采用组合式旋流器和球形双槽互击喷头的旋流组合式催化裂化进料喷嘴的概念,并针对不同的旋流器组合方式和喷头结构形式开展了旋流组合式催化裂化进料喷嘴液流分布实验,获得了其液流分布特性,初步掌握了喷嘴的雾化性能。结果表明,采用四组合式旋流器和采用内外嵌套组合式旋流器以及球形双槽互击喷头的喷嘴,喷射液层液流分布比较均匀,雾化效果较好;该结果对于进一步改进此类喷嘴的设计具有重要的参考价值。     

基于AMESim的往复活塞泵建模与分析

新型轨/姿控发动机采用往复活塞泵对推进剂进行增压输送,可提高空间液体火箭推进系统性能,减轻发动机质量。通过AMESim软件建立轨/姿控发动机往复活塞泵模型,对该模型的建立过程进行了详细的阐述,并且进行了动态仿真。结果表明,受气体压缩性的影响,活塞的往复运动存在停顿现象,适当调整液缸内弹簧的弹性系数和液缸、气缸直径可以在保持流量不变的前提下有效提高输出流量的稳定性。