固体火箭发动机燃烧室湍流流场的数值模拟

发展了一种在任意曲线坐标系上求解湍流Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程的数值方法，采用了雷诺时均方程、Ｋ－ε两方程模型，并使用壁面函数法处理近壁区，在准定常假设下，计算了固体火箭发动机燃烧室内的二维轴对称不可压流场．该算法以ＳＩＭＰＬＥ为基础，但计算是在非交错网络上进行的．计算结果表明：二维计算与传统的一维计算相比，能较全面地反映出通道内各参数的分布，并能反映出通道发生变化所引起的流场变化．湍流与层流计算相比各参数的分布有一定差别．     

微型固体火箭脉冲发动机两相流数值模拟

应用欧拉-拉格朗日模型对某弹用微型固体火箭脉冲发动机进行两相流模拟,建立了三维空间的物理模型和数学模型,研究了纯气相和1~50μm不同直径颗粒对脉冲发动机性能参数的影响。数值模拟结果表明,气相的惯性作用使发动机内流场呈现不均匀分布,不同直径的颗粒在内流场中的分布情况不一样。在同一质量分数下,颗粒直径越大,对气相的传热和阻碍作用就越小,颗粒直径越小,粒子的随流性越好,与气相能量和动量的交换越显著。     

微型涡轮喷气发动机蒸发管式燃烧室数值模拟

对推力为40 daN的微型涡轮喷气发动机蒸发管式燃烧室进行了设计工况下的数值模拟,得到了燃烧室内流场分布、温度场分布以及燃烧室性能参数.通过数值模拟得到了微型发动机蒸发管式燃烧室的一些特性规律,为燃烧室的设计提供参考依据.     

微型固体火箭发动机内弹道的数值模拟

随着计算流体力学(CFD)的不断发展, 利用计算机对火箭发动机燃烧室内的气体流动过程进行数值模拟已经成为固体火箭发动机设计中非常重要的一种研究手段, 越来越受到研究人员的重视.文中使用通用流体软件对微型火箭发动机进行内弹道特性的数值模拟进行了研究, 并通过与理论计算所得数值的比较,证明了模拟结果的正确性.     

旋转管状装药固体火箭发动机燃烧室流动特征

采用RSM湍流模型计算了某管状装药旋转固体火箭发动机在不同转速情况下燃烧室-喷管统一流场,分析了不同转速情况下燃烧室燃气流动特点,得到了燃烧室内旋流速度分布趋势以及涡核半径在不同转速情况下的变化规律,分析了燃烧室前封头处局部区域的流场结构,结果表明燃烧室内燃气切向速度分布类似于Rankine组合涡分布;旋涡涡核半径最小处在前封头临近区域;发动机转速增大,发动机内形成"准固体"区,其旋转角速度远大于发动机旋转角速度.     

某固体火箭冲压发动机绝热层传热烧蚀数值仿真研究

建立补燃室三维流场燃烧模型,并针对轴向不同位置的缺陷对补燃室内燃烧及流动进行了数值模拟,结果表明,缺陷越靠近化学反应区,燃烧场的温度变化越明显;然后根据流场计算结果对补燃室绝热层烧蚀过程进行了有限元数值计算,得到绝热层内部的温度场和应力场,并将应变作为绝热层脱落的依据,成功模拟出凹坑的形成与变化过程.     

旋转固体火箭发动机内弹道数值模拟

系统地总结了旋转固体火箭发动机内弹道数值模拟方面的某些成果，其中包括含铝丁羟推进剂燃速敏感性预示和星孔形及“锥－柱”形装药发动机内弹道预示，可供发动机设计和装药配方设计参考。     

微型固体火箭发动机壳体模态分析

利用Pro／Engineer的Mechanica模块,对发动机壳体进行模态分析,获得其低阶自振频率和振型。对所得低阶自振频率和振型进行分析,分析结果在一定程度上解释了飞行试验中发生的一些现象。     

微型续航固体火箭发动机设计及试验方法研究

介绍了毫米级固体推进剂火箭发动机的设计和试验方法,并将其用作一次性的执行微型传感器网络节点系统的展开平台.此火箭发动机由燃烧室、推进剂燃料、喷管、点火器组成.点火器采用电点火方式.对微型化后需解决的火箭设计问题进行了讨论,提出了相应的设计原则和方法.用这种方法设计的火箭质量仅为2 g,比冲在230～860 N·s/kg范围内,测量到的推力达到24～230 mN.     

微型固体脉冲推力器内弹道数值计算与分析

为预示微型固体脉冲推力器内弹道特性，采用数值计算模拟了推力器内弹道全过程，模拟过程考虑了瞬态燃烧的影响，采用了不同压力范围的稳态燃速数据．对不同的计算方案进行了比较，分析结果表明瞬态燃烧对推力器内弹道特性影响较小，准确的推进剂高压力范围稳态燃速是影响微型固体脉冲推力器内弹道特性预示的主要影响因素。     

固体燃料冲压发动机燃烧室燃烧特性数值模拟

采用12组分、17个化学反应的模型和二阶矩湍流燃烧模型,通过计算药柱表面热传导率,得到了燃面退移速率,对固体燃料冲压发动机燃烧室内部的燃烧流动进行了数值模拟,分析了空气流量、空气总温和入口直径对燃烧室温度分布、C4H6分布和燃面退移速率的影响.分析表明,减小空气入口直径、增加空气流量和总温都会使燃面退移速率增加.     

Three-dimensional Numerical Simulation of Combustion Field in the Combustion Chamber

In order to study the effect of rotation on the combustion in the underwater vehicle, a two-phase turbulent combustion process is described with Reynolds stress turbulence model, eddy-dissipation turbulent combustion model, P-1 radiation model and particle tracking model of liquid. The flow in the rotating combustion chamber is simulated at two different working speeds, 0 r/min and 1 000 r/min by Fluent software. The temperature, gas velocity, static pressure of wall and fuel concentration are computed and compared. The results show that the combustion in rotating combustor is faster and more effective.     

密闭电池舱段温度场数值仿真

针对锂离子电池在密闭电池舱段内大功率、长时间连续组合放电时会产生大量热量,可能严重影响电池舱段的工作效率和安全性能的问题,采用ANSYS软件对水下航行器电池舱段内部温度场分布建立了数学模型,并进行了仿真分析。仿真结果显示,水下航行器电池舱段以40 A连续工作2.5 h时,最高温度低于临界温度(150℃),表明锂离子电池组在该工况下能够维持热安全。     

HAP三组元推进剂鱼雷旋转燃烧室内流场数值模拟

针对HAP三组元推进剂鱼雷旋转燃烧室的特点和工作过程,建立了模拟HAP三组元推进剂鱼雷旋转燃烧室湍流两相流动与燃烧的数学模型,对燃烧室的边界条件和初始条件进行了分析和设定。在此基础上运用FLUENT软件对燃烧室内流场进行了数值模拟,得到了不同工况下燃烧室内流场的状态参数分布图。仿真结果表明,随着旋转速度的提高,燃烧室内的湍流流动和掺混过程加强,回流向中心区和头部区扩展,燃烧过程中的蒸发、掺混、扩散和传热等过程得到加强,燃烧强度加强,燃烧过程也更加均匀稳定;旋转因素可以提高燃烧室的燃烧效率,相对于固定燃烧室来说,旋转燃烧室燃烧腔的尺寸可以缩小。     

火药启动器壳体瞬态温度场的数值模拟分析

通过对某型号火箭发动机的火药启动器单独工作时壳体的瞬态温度场进行计算和分析,研究了燃气热效应对电爆管电缆插头非金属部分的影响;通过使用Fluent软件对发动机火药启动器工作期间壳体瞬态温度场进行数值模拟,同时对圆柱段进行一维传热计算,得到火药启动器工作1s后的内外壁面温度分布,并与实验数据进行对比分析.结果表明,使用Fluent软件数值模拟和一维传热计算得到的火药启动器工作后的壁面温度相近,且与实验测量数据相差不大,火药启动器单独工作的热效应对电爆管电缆插头非金属部分没有影响.     

底排推进剂瞬态泄压工况下燃烧流场特性的数值模拟

针对底排弹出炮口泄压瞬间燃烧失稳问题,建立了AP/HTPB底排推进剂燃烧流场的二维轴对称非稳态模型,通过数值模拟获取了底排模拟装置在瞬态泄压工况下的流场特性。结果表明: 在泄压过程中,燃烧室内压力、密度和温度沿轴向迅速下降,速度沿轴线迅速升高,且各流动参数的变化梯度逐渐减小;底排推进剂燃气的加入导致燃烧室内密度沿径向降低,而温度沿径向升高;燃烧室内压力随时间变化的计算值与实测值吻合较好。     

特种车辆柴油机燃烧室与共轨系统模拟匹配计算与分析

针对某型特种车辆柴油机,建立三维工作过程模型,进行模拟计算。通过比较模拟计算结果与试验测量数据对模型进行验证。选用不同结构的直口型和缩口型燃烧室,模拟匹配共轨系统,进行数值计算与分析。计算结果及分析表明：采用改进后的燃烧室与共轨系统匹配,能明显提高该型柴油机的性能。     

波纹火焰筒数值模拟成形技术研究

针对波纹火焰筒提出了刚模逐节冲压成形、刚模对称冲压成形、粘性介质外压成形和粘性介质内压成形等四种成形方案,并对其成形过程进行了有限元分析,得到了四种成形工艺方案的壁厚分布、壁厚减薄率分布和卸载回弹结果。研究表明,粘性介质外压成形得到的波纹火焰筒构件的壁厚分布最为均匀,卸载回弹量最小,壁厚减薄率小于粘性介质内压成形。     

大功率柴油机进气涡流与燃烧室优化匹配的多维仿真研究

为了得到柴油机进气涡流与燃烧室口径比、燃烧室形状的匹配关系及其对缸内气体流动和混合气形成的影响,对某型大功率柴油机进气涡流与燃烧室的优化匹配进行了多维仿真研究。研究结果表明:进气涡流与燃烧室进行优化匹配,能显著地提高柴油机的动力性;随着燃烧室口径比的增大,最优匹配的涡流比也相应增大,当口径比为0.8时,指示功率最高;对于油束撞壁情况,进气涡流主要影响燃油蒸气在燃烧室壁面附近的分布情况;对于油束未撞壁的情况,进气涡流影响相邻油束之间的干涉和燃油蒸气的空间分布;不同的燃烧室形状应匹配不同的涡流比,在几类燃烧室中,缩口燃烧室匹配的涡流比最大,其动力性也最好;随着涡流比的增大,燃油蒸气区的流场加强,影响燃油蒸气的输运及燃烧特性。     

发动机推力室燃烧及传热耦合仿真

为了研究推力室工作时内部物理场特点,以某推力室试验件为研究对象,采用独立计算,边界耦合的仿真思想,对推力室的燃烧和传热过程进行仿真,当相邻两次温度误差在1%之内时认为仿真收敛。分析发现推力室壁面在喉部达到最高温度;由于流动通道中冷却剂的流量不同,推力室壁面周向温度分布不均匀;受流动通道横截面积的影响,冷却剂的流速变化剧烈。