颗粒粒径及速度对火箭发动机结构参数的影响

在Mg/CO2粉末火箭发动机的研究中,镁颗粒的燃速、颗粒粒径以及颗粒喷注速度是影响金属粉末燃烧特性的主要因素,金属粉末的燃烧特性决定了燃烧室的结构参数.采用RNG k-ε方程和层流有限速率化学反应模型对轴向喷注式圆柱型燃烧室燃烧性能进行了三维定常数值仿真,研究了颗粒粒径及喷注速度对燃烧室中反应特性的影响,旨在为发动机结构尺寸确定提供参考,所建立计算模型与实际参数吻合较好.仿真结果表明:小粒径镁粉燃烧比较充分,颗粒粒径过大导致燃烧效率低下;镁粉燃烧放热峰随喷注速度的增加而向燃烧室后端移动,喷注速度过大则导致燃烧不完全;金属颗粒径向扩散很少,导致燃烧室壁面附近化学反应量较少且温度较低,可以利用来增强热防护能力.     

双组元姿控发动机燃烧与传热的数值分析

本文在前人建立的发动机燃烧模型的基础上加入了热传导模型和辐射模型，采用一体化耦合方法对发动机的燃烧和传热进行了分析计算。仿真结果表明，一体化的数值模拟得到了与理论分析相一致的结果，较好的反映了发动机工作状态下内流场和壁面温度的情况，辐射模型的加入。也使我们对小发动机燃烧室内燃气的辐射有了初步的了解。为了更好的对计算结果进行分析，本文还计算了绝热边界条件下发动机的内流场，并将结果与耦合计算情况进行了对比，并估算了发动机外壁面散热对发动机性能的影响。     

空气入口速度对冲压发动机补燃室流场的影响

冲压发动机的空气入口的速度,会影响一次燃气在冲压发动机补燃室内的二次燃烧.为了提高燃烧室的燃烧效率,采用标准k-ε两方程模型和PDF燃烧模型,用双侧进气的非壅塞冲压发动机补燃室内的三维流场进行了数值仿真,分析了不同空气入口马赫数对补燃室流场的影响.结果表明,随着空气入口马赫数的增大,补燃室头部的涡流增强,但是空气在补燃...     

冲压发动机进气道堵盖碎块运动仿真研究

整体式冲压发动机进气道出口堵盖大多为可抛易碎式,助推器工作结束后,堵盖会分裂成小碎块随气流进入燃烧室内.碎块在运动过程中,可能与燃烧室壁面发生碰撞,当碰撞严重时,会对热防护结构造成破坏.在非定常流场数值仿真结果的基础上,经过适当地简化,模拟了冲压发动机可抛易碎式堵盖碎块在燃烧室内的运动过程.仿真研究表明,堵盖破碎后大部分碎块会在燃烧室中后部与壁面发生碰撞;离燃烧室头部较近的堵盖破碎后,朝壁面运动的趋势更明显,危害性更大;碎块的运动过程与相对气流的速度密切相关,而与自身受到的重力关系不大;增大气流沿燃烧室轴线方向的速度分量有利于减小碎块对壁面的撞击力;堵盖所用材料的密度及碎块的尺寸对其运动轨迹影响不明显.     

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.     

内置面热源密闭方腔内耦合传热数值仿真

为研究温度对固体推进剂点火燃烧性能的影响,需对实验用燃烧室进行温度控制。为进行优化控制,建立了内置面热源的密闭方腔耦合传热模型,利用FLUENT软件,对流动和耦合传热进行了三维数值仿真。计算采用离散坐标(DO)辐射模型,Boussinesq假设。计算结果表明,在自然对流的密闭方腔内,辐射换热比导热和自然对流换热更具主导地位。腔内中心上升的热流与边壁附近下降的冷流形成自然对流环流,环流的速度较高,而上述两部分中间夹层的流体速度较低。数值仿真反映了实验用燃烧室内温度及流场的分布,为实验数据的准确性提供了理论依据。     

双组元推力器传热分析

本文对双组元推力器的传热进行了详细的分析，并采用数值方法对稳态和脉冲情况下发动机壁面的温度响应进行了计算。通过对比仿真数据与实验数据。仿真结果在误差允许范围内与实验数据相吻合。推力器的传热分析与仿真计算能够为推力器的研制工作提供有力的支持。     

动载下轴向槽道热管传热分析

研究超音速飞机气动加热管温度优化控制问题,热管是超音速战斗机机翼热防护中减少机翼与背景环境温差的传热元件,而目前关于动载下热管传热流动特性的研究报道较少.为了建立热传导的控制数学模型,在分析热管工作机制的基础上,建立了轴向槽道热管液相和气相传热流动数学模型.通过有限体积法分别计算出气液相模型,利用不可压缩层流模型推导出了稳态下热管中两相的壁面温度分布情况,了解到旋转产生的离心力对气相的传热影响很小,对液相区的影响较大.通过仿真比较,仿真温度分布和的实验数据基本一致,满足工程要求.为热管在机翼热防护中的优化传热奠定基础.     

火箭防暴弹发动机的内弹道解析

研究防暴弹发动机燃烧室优化控制问题,为了实现对火箭防暴弹发动机燃烧室内压强的控制并确定其影响因素,解决燃烧室内各点压强分布不均衡的问题,提出了阶段分析法,并引用“零维”压强这一概念,在选用“零维”内弹道模型的基础上,采用龙格库塔法,利用MATLAB语言仿真技术进行编程测试,对“零维”条件下的内弹道进行数值仿真,并将模拟结果与实验结果进行分析比对,验证了内弹道模型和仿真结果的正确性,得出了在发动机工作过程中,燃烧室内压强随时间的变化规律,明确了影响压强的各个因素,为固体火箭发动机内弹道性能研究以及外弹道的计算提供了理论依据.     

汽油机可变涡流数值仿真研究

研究优化发动机性能问题.发动机在不同工况对进气气流运动的要求是不同的,进气气流运动又决定着发动机的优化燃烧性能,从而决定燃油经济性.传统发动机固定不可变的进气系统难以满足不同工况下对进气气流运动的要求,提出了一种阀片式的汽油机可变涡流系统,可提供合适强度的进气涡流运动结构,在不影响发动机输出功率的情况下,改善中低转速下发动机的优化燃烧过程.利用三维仿真软件FIRE仿真了不同强度的涡流运动对发动机燃烧过程的影响,并通过发动机仿真验证,燃油经济性最高可提高12.9％,为优化设计提供了保证.