液体工质喷雾特性的测量与分析

借助粒子动态分析仪PDA系统,开展了HAN基液体推进剂模拟工质喷雾特性的试验研究,分别观测了单孔圆柱形射流和双孔对撞射流在大气中的雾化特性,研究了喷射压力、喷孔直径及喷射模式对雾化性能的影响,定量测试了喷雾场轴向、径向雾化液滴的索特平均直径D_(32)和液滴速度v.结果表明,对撞射流与单股圆柱形射流相比,在喷雾场中下游空间里雾化液滴均匀度较高,液滴D_(32)和速度v易达到稳定.     

水液滴撞击导流面成膜过程数值模拟

对液滴撞击亲水导流壁面后的液膜形成过程进行了理论分析,用基于CLSVOF方法的数值模型,分析了液滴撞击亲水表面后的铺展特性,研究了不同表面张力系数和液滴直径对液滴撞击亲水表面润湿直径的影响.结果表明,CLSVOF方法可以用于液滴撞击亲水导流壁面的模拟;液滴撞击壁面达到最大润湿直径的时间随着表面张力系数的增大而减小;液滴撞击在亲水壁面上的最大润湿直径随着液滴初始直径的增大而增大,液滴完成一次铺展收缩过程需要的时间也随液滴初始直径的增大而增加;为进一步研究液滴撞击导流壁面成膜对导流壁面的保护作用提供了理论基础.     

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.     

LP1846液滴在高温环境中的蒸发特性

对ＬＰ１８６４单滴在７００℃～８５０℃环境下蒸发的特性进行了研究，定量测试了液滴直径随时间的变化关系和蒸发常数，并提出一个单滴蒸发的简化模型，理论计算和实验结果吻合较好。     

液体随行装药内弹道计算中液滴喷雾模型分析

随行装药是一种能在最大膛压不变的条件下,通过提高膛压曲线充满系数,从而提高弹丸初速的新型技术。针对30 mm液体随行装药结构,建立内弹道零维模型,其中随行液体药采用喷雾燃烧模型。为了寻找较好的液滴直径计算模型,分别采用定直径液滴模型、气动破碎的变直径液滴模型以及破碎液滴直径呈正态分布的模型进行内弹道数值计算。结果表明,在最大膛压保持不变的条件下,3种液滴直径模型的数值计算结果均与实验结果基本吻合,液滴直径呈正态分布的模型计算结果最接近实验值。     

HAN基液滴在富含水蒸汽环境中着火、燃烧特性研究

本文采用挂滴装置和高速摄影系统研究了HAN基液体发射药LP1846单滴在富含水蒸汽高温环境中着火、燃烧的特性.给出了液滴从受热到燃尽全过程的时间序列照片,定量测试液滴着火、燃烧的特征参数,并分析了环境条件对特征参数的影响.探讨了液滴的微爆机理.建立了液滴着火的简化工程计算模型,计算值与实测值吻合较好.研究结果对分析再生式液体发射药火炮内弹道过程有参考价值.     

液体推进剂液滴电点火特性的实验研究

为了研究HAN基液体推进剂电点火特性,设计了液体推进剂液滴低压电加热点火模拟试验装置,利用高速录像系统,观测了HAN基液体推进剂LP1846单滴在不同电加热速率下的点火特性,结果表明,LP1846液滴在通电时主要经历四个特征过程,即:蒸发过程、周期性膨胀收缩过程、热分解过程和着火燃烧过程,且在膨胀收缩过程中伴有微爆现象发生。电压加载速率从80 V.s-1增大到140 V.s-1过程中,液滴着火延迟期从0.82 s变为0.62 s,呈线性缩短,且着火时火焰越明亮。     

新型HAN基液体推进剂EMP-01液滴电点火特性

为探究新型硝酸羟胺(HAN)基液体推进剂EMP-01液滴点火特性,搭建了通过将液滴静置在半球形凹槽内并插入电极的液滴电点火实验平台,在液滴直径6.5 mm、电极间距0.5 mm、电压加载速率为86.31 V·s^-1的工况下,研究了EMP-01液滴的电点火燃烧特性,确定了着火延迟时间;同时,不改变液滴直径以及电极间距,研究了电压加载速率为34.20～246.37 V·s^-1时液滴着火延迟时间与燃烧过程的变化规律。结果表明,电点火燃烧中,EMP-01液滴分依次经历为加热、热分解、燃烧3个阶段,并且在热分解阶段会产生周期性的膨胀收缩。电压加载速率为34.20 V·s^-1时,EMP-01液滴无法成功点火;电压加载速率为49.49～246.37 V·s^-1时,随着电压加载速率增加,EMP-01液滴着火延迟时间不断减小,且减小速率逐渐变缓。     

对撞式喷嘴在大气环境中喷雾实验与数值模拟

为了研究对撞式喷嘴在大气环境中的喷雾特性,设计了对撞式喷嘴喷雾实验装置。采用相位多普勒粒子动态分析仪（ PDA）,测量了不同工况下含能液体模拟工质雾化场液滴的特征参数,获得了不同喷射压力下液滴索特尔平均直径D32的分布规律以及喷雾场液滴轴向速度vz 沿轴向和径向的分布规律。在实验基础上,建立喷雾场二维非稳态简化模型,气相采用k－ε湍流模型,液滴破碎采用泰勒类比破碎模型。结果表明：喷雾场从起始到统计稳定的发展过程约需15 ms,液滴索特尔平均直径D32的分布规律、轴向速度的计算值与实验结果基本吻合。     

HAN基液体发射药喷雾场颗粒分布特性研究

采用激光全息摄影系统,开展了HAN基液体发射药喷雾场颗粒分布特性的实验研究．给出了液滴直径分布直方图,分析了雾化液滴大小与喷射压力的关系．研究结果对指导再生式液体发射药火炮内弹道设计有参考价值．     

HAN基液体推进剂单滴无弧点火过程的数值模拟

为研究硝酸羟胺(HAN)基单元液体推进剂LP1846单滴无弧电点火的机理,基于两步不可逆化学反应机理,同时考虑物性参数随温度的变化关系,结合相关实验,对HAN基液体推进剂LP1846液滴在大气环境下的无弧电点火过程进行了数值模拟。结果表明:根据化学反应速率和温度分布变化,将最大加载电压80 V的无弧点电火过程分为预热(0~695 ms)、热分解(695~805 ms)及燃烧(805~1000 ms)三个特征阶段。预热阶段,液滴保持球形,中心温度缓慢上升;热分解阶段,反应在液滴中心产生向外发展,液滴膨胀变大,内部出现伞形温度梯度分布;燃烧阶段,火焰在液滴内部生成,LP1846剧烈燃烧生成大量产物,流场温度先升后降。液滴着火延迟期随着最大加载电压的增大而减小,模拟结果与实验数据变化趋势一致,最大误差为2.9%。     

HAN基液体发射药液滴燃烧的简化模型

针对ＨＡＮ基液体发射药的ＬＰ１８４６液滴的燃烧特点，建立相应的分区简化模型。在一些简化假设的基础上，找到了液滴质量燃速的近似解析解。理论计算值和实验数据吻合较好。     

HAN基液体发射药液滴的光学层析研究

应用光学层析的方法显示了ＨＡＮ基液滴ＬＰ１８４６常压下，热分解及点火燃烧过程，该显示系统将多媒体技术与光学层析技术结合在一起，实现了液滴受热变化到点火燃烧过程显示与定量计算的有机结合，为液滴特性研究提供了新的研究手段，也为光学层析技术开辟了新的应用领域。     

气体介质中 JP-10液滴蒸发数值模拟研究

为了进一步了解 JP-10燃料在航空发动机燃烧室中的蒸发燃烧机理,基于 SRK 状态方程,运用数学建模的方法,对 JP-10液滴蒸发过程进行了数值模拟并分析了环境因素对液滴蒸发表面温度变化及液滴生存时间变化的影响。研究表明,气体介质与液滴间的相对速度和环境压力及温度对 JP-10液滴蒸发湿球温度、升温过程及生存时间影响明显。     

液体推进剂LP1846点火的分歧分析

提出了一种新的液体推进剂点火判据的分析方法──分歧分析法。根据ＬＰ１８４６挂滴实验提出了点火模型，模型中考虑了化学反应、热辐射对能量的贡献，给出了能量方程及浓度变化方程。文中认为点火是一种突变现象，应用分歧理论求出了相应的点火判据。通过对点火判据的分析，表明理论与实验符合得较好。