固体燃料冲压发动机结构对性能的影响

在固体燃料冲压发动机 (SFRJ)性能分析基础上 ,通过数值模拟 ,研究了入口台阶相对高度、燃烧室和补燃室长度比对发动机推力、比冲的影响 .这种影响在不同飞行高度和速度下是一致的 .并分析了产生这些影响的原因 ,提出了相应的设计意见 .该研究将是导弹 -固体燃料冲压发动机一体化设计的基础     

宽高比对超燃冲压发动机尾喷管的性能影响研究

三维后体尾喷管是超燃冲压发动机产生推力的关键部件。文中在优化设计后的二维后体尾喷管基础上,采用计算流体力学软件Fluent,对不同宽高比的三维尾喷管内流场进行了数值模拟,研究了宽高比对超燃冲压发动机尾喷管性能的影响。结果表明:随着宽高比的增大,尾喷管的轴向推力系数、推力矢量角都有比较明显的增大,综合考虑,建议设计喷管时选择宽高比H≤5。     

冲压增程炮弹发动机工作性能分析

简述了冲压增程炮弹的增程原理，建立了固体燃料冲压发动机内流场的流动及燃烧模型；对60mm实验发动机内流场进行了数值模拟．并通过与国外实验数据的比较，证实了该模型正确；通过数值模拟结果分析人口空气状态对发动机推力和比冲性能的影响，所得结论对冲压增程炮弹的设计具有较强的理论指导意义。     

超燃冲压发动机凹腔流动特性

为准确预测超声速燃烧室凹腔结构内的流场流动情况,对凹腔流场进行冷态数值模拟研究。采用Fluent软件和SST k-ω湍流模型,分析6种纵深比情况下凹腔的流动特性,得到凹腔进口高度和不同的转捩模型对流动特性的影响。研究结果对定量认识凹腔流场、优化凹腔构型、设计效率高的火焰稳定器具有一定借鉴作用。     

固体火箭超燃冲压发动机燃烧特性分析

文中利用数值模拟研究了不同来流条件下固体火箭超燃冲压发动机的燃烧特性.采用基于密度的二阶迎风格式对发动机内流场进行模拟,湍流模型与燃烧模型分别采用SST k-ω模型与涡团耗散模型.结果表明,随来流马赫数的增大,火焰温度与最大化学反应速率均增大;燃烧效率随来流马赫数的增大而减小,且燃烧效率低于50％;燃烧效率的减小导致补燃室的推力与比冲下降.随来流马赫数的变化,应适当调节富燃燃气流量,以保证发动机的燃烧性能.     

超燃冲压发动机尾喷管流场研究

选取简化构型的超燃冲压发动机尾喷管,采用FLUENT软件对其流场进行数值模拟,并分析尾喷管流场,得到了该超燃冲压发动机尾喷管流场结构的特征.研究结果对超燃冲压发动机尾喷管的设计具有一定的参考价值.     

固体燃料冲压发动机稳定燃烧机理研究

利用三维有限体积TVD格式求解N-S/Euler方程组数值模拟固体燃料冲压发动机（SFRJ）突扩燃烧室、补燃室和喷管的统一内流场,研究了从亚声速、跨声速到超声速的整个工作过程,定量计算了发动机内流参数分布,初步揭示了SFRJ内复杂而稳定的工作机理,对于进一步研究该类发动机的流量及工作特性有重要意义。     

不同入口空气流量对冲压发动机二次燃烧的影响

采用涡团耗散模型和化学动力学控制的碳粒子燃烧模型对中心进气固体火箭冲压发动机反应流场进行数值计算,分析了不同入口空气流量对冲压发动机二次燃烧的影响,并与试验结果进行比较。研究结果表明：随着入口空气流量的增加,补燃室尾部压强升高,燃烧效率增加,而补燃室尾部温度降低。     

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。     

冲压发动机增程榴弹绕流流场数值分析

数值模拟的控制方程为雷诺平均的可压缩纳维尔ー斯托克斯(Navier-Stokes)方程,湍流模型釆用k-t两方程模型,数值格式为ニ阶迎风格式。得到了冲压发动机增程炮弹的流场结构,结果表明：冲压发动机增程炮弹在高超音速下阻力系数无明显变化,而在亚音速和低超音速下,阻力系数提高。     

火箭冲压发动机无喷管助推器分析

介绍了无喷管固体火箭发动机性能计算的基本架设、控制方程和装药燃速的处理,对影响无喷管助推器性能设计的火箭冲压发动机主要要求、影响进行了分析,围绕装药长度、冲压喷管尺寸、推力要求等设计约束条件对无喷管助推器设计的影响进行了分析与计算,给出定量计算结果和研究结论．同时,介绍了一种提高火箭;中压发动机无喷管助推器性能的新方法、新方案：冲压喷管共用结构方案．     

高速鱼雷水冲压发动机用金属/水反应燃料研究进展

综述了用于高速鱼雷巡航动力推进系统水冲压发动机主燃料的金属/水反应燃料的国内外应用研究情况,阐述了金属/水反应燃料的组成及特点,并以金属铝与水的反应机理为例说明了金属/水反应燃料的基本工作原理,结合我国研究实际提出了金属/水反应燃料研究过程的研究重点,指出了国内相关领域研究的不足和发展方向。     

弹用固冲发动机可调喷管气膜冷却数值研究

针对弹用固冲发动机鱼鳞片式可调收扩喷管进行气膜冷却研究,采用数值模拟的方法,研究了冷却气进口气流参数及冷却气进口环槽高度对冷却效果的影响。研究表明:冷却气流的总压须大于等于喷管主流总压;进口槽缝高度降低,冷却气流与主流掺混区贴近壁面,壁面气流温度较高;冷却气流和主流掺混区域与壁面不贴合时,随着飞行马赫数的增大,壁面气流温度反而略高。计算获得了能够保证喷管壁面温度低于800K、冷却气流量占主流流量7%的冷却方案,为固冲发动机可调喷管的设计打下基础。     

进气道直径大小对固冲发动机内流场的影响研究

为了探索在一定补燃室长度条件下进气道直径大小对固冲发动机内流场的影响,采用了标准k-ε湍流模型和组分输运模型数值模拟了一设计的固冲火箭发动机掺混燃烧过程的内流场。结果表明:在一定补燃室长度和进出口条件下,存在一最佳进气道直径,能使空气与燃气完全掺混燃烧。在文中模拟条件下的最佳进气道直径为30mm。     

攻角对炮射冲压发动机进气性能的影响

采用结构化网格与二阶精度流场分区求解技术,对某冲压发动机超音速进气道特性进行了深入研究.通过数值模拟得到了在飞行高度3000m、飞行速度2.5Ma、不同攻角情况下,超音速进气道内外粘性流场复杂的波系结构,详细分析了攻角对进气道总压、流量等工作参数的影响.结果显示,随着来流攻角的增大,此进气道总压恢复系数变化不大,流量系数逐渐降低,而流场畸变则明显增大.     

基于系统辨识的冲压发动机动态模型分析

冲压发动机动态模型是研究控制系统的基础,动态模型的准确性直接影响控制方案的有效性.为了获得面向控制的高精度低阶动态模型,利用试验数据,理论分析传递函数模型,选择误差平方和最小作为辨识准则,并利用非线性最小二乘法对模型进行辨识,获得了燃油控制系统中燃油流量对燃油指令的传递函数模型.进而将该模型和发动机气路通道模型结合起来,建立了发动机推力对燃油流量的传递函数模型.辨识模型的时域特性曲线与试验数据符合得很好,能够代表发动机系统的主要动态特性.     

聚乙烯在高速冲压推进动能弹中的燃烧特性数值模拟

为了研究聚乙烯在高速冲压推进动能弹中的燃烧特性,进行了高速冲压推进动能弹全弹一体化流场的数值模拟研究,分析了冲压发动机工作和非工作时流动特性差异,以及冲压发动机工作时聚乙烯的燃烧和推进特性。结果表明,冲压发动机工作时,燃烧室内压力均匀,中心轴线平均压力约为2.1MPa。随着轴向距离x的增大,火焰锋面先靠近固体燃料表面后逐渐远离。在再附着点之前,随着轴向距离x的增大,固体燃料的表面温度与燃面退移速率均持续增大,在再附着点附近达到最大值,然后不断减小。在本研究设计的气动构型下,高速冲压推进动能弹产生的额定推力、净推力分别为250N和76N,基于燃料的比冲为10593m·s~(-1)。