阶梯装药固体火箭发动机点火内流场特性研究

针对两节阶梯装药在火箭弹中的应用,对该类型固体火箭发动机点火内流场特性进行数值模拟。运用FLUENT软件进行二维轴对称非定常数值分析,通过UDF编程,采用表面单元格临界点火准则实现推进剂表面不同部位单元格的燃气加质,计算得到了前后燃烧室的不同部位压力分布及变化情况和点火器喷孔附近的激波传递情况。研究结果表明,该方法能够较好的预示点火内流场的特性,可以为阶梯装药发动机的点火性能研究和点火设计提供理论依据。     

移动网格技术在求解固体火箭发动机侵蚀流场中的应用

应用流体计算软件Fluent的动网格技术和网格自适应技术．通过UDF（用户自定义函数）编程．耦合了燃面加质．对某固体火箭发动机的侵蚀流场进行了轴对称数值模拟。文中除了将计算结果同实验结果进行对比外．还得出了固体火箭发动机侵蚀燃烧过程中装药燃面推移图像，并分析了侵蚀燃烧对发动机燃烧室压强的影响。     

含装药裂纹固体火箭发动机点火过程内流场数值模拟

基于裂纹流场与发动机内流场的耦合作用机理,利用裂纹出口流场参数来计算裂纹向燃烧室流场喷射质量流率的方法,对含装药裂纹固体火箭发动机点火过程的内流场进行了数值模拟,得到了内流场的分布情况,通过分析计算结果,总结出不同位置、不同几何尺寸的裂纹对发动机内流场的影响规律.     

固体火箭发动机瞬态内流场数值仿真

利用FLUENT的用户自定义函数定义固体推进剂燃面的边界移动和燃面的质量添加,考虑压力和流速对侵蚀效应的影响,对内孔燃烧固体火箭发动机的瞬态内流场进行了研究。采用标准kε湍流模型,隐式耦合算法计算了喷管和燃烧室一体化内流场。得到了内弹道各参数随时间变化和空间分布情况、装药动态燃烧过程,以及侵蚀效应对发动机燃烧室压力分布和固体火箭发动机工作过程的影响。     

含装药缺陷固体火箭发动机点火瞬态内流场数值分析

应用FLUENT流体计算软件,用UDF接口编程进行二次开发,采用加源项的方法模拟燃烧室的加质,对固体火箭发动机内流场进行了数值模拟．采用结构化和非结构化网格,将四面体网格合成多面体网格从而提高计算精度,节省计算资源．主要分析了裂纹内的流动规律及裂纹对发动机主流场的影响．计算结果表明,当不考虑裂纹扩展时,裂纹的存在对发动机主流场的影响较小,裂纹的燃烧形成明显的射流;裂纹的燃烧增加了燃面面积,增大了升压梯度,缩短了点火时间．     

固体火箭发动机燃烧稳定性理论中“Flow turning“的三维分析

通过提出一个“Ｙ假设”,本文求得了一个固体火箭发动机线性声振荡燃烧的三维理论模型。当它简化为一维模型时与Ｃｕｌｉｃｋ教授的一维理论完全吻合。Ｃｕｌｉｃｋ在一维理论中提出并引起争议的“Ｆｌｏｗ ｔｕｒｎｉｎｇ”问题,在本文提出的一三维燃烧稳定性计算模型中也同样存在。     

阶梯装药火箭发动机点火升压瞬态波动特性

在火箭发动机点火升压瞬态过程中,内流场的压强和温度波动特性在很大程度上影响着推进剂装药燃烧的安全与稳定。针对阶梯装药火箭发动机的特殊装药结构形式,对其在点火升压瞬态过程中的压强和温度波动特性进行研究,通过设置不同的观测点,对前后燃烧室内外通道不同位置出现的波动特性进行对比分析,并且得到在点火升压过程中各点的压强和温度分布及变化情况,为阶梯装药发动机的装药抗热冲击性设计与分析提供参考。     

固体火箭发动机燃烧时间波动的预估

讨论并量化了使固体火箭发动机燃烧时间发生散布的因素。在对燃烧时间变化率进行了理论处理之后,详细讨论了每一个因素对总体散布的影响。研究了推选剂质量、燃速、密度、特征速度、喷喉面积的变化对燃烧时间的影响。由于燃烧表面积影响燃烧时间,所以,还讨论了内孔椭圆度、模芯偏置和模芯不对中对燃烧面积的影响。对于特定固体火箭发动机设计来说,综合所有这些因素,就可以对燃烧时间的波动进行估算。     

端面燃烧混合火箭发动机的基础研究--燃烧稳定性

探讨了火箭发动机技术的发展与利用固液混合火箭发动机取代固体火箭发动机的必要性与可能性.介绍了端面燃烧固液混合火箭发动机的结构特点、燃烧性能以及燃烧实验方法和结果分析等.     

双脉冲发动机内流场研究

为研究级间孔对双脉冲固体火箭发动机性能影响,文中采用k-ε模型、SIMPLE算法和PISO算法,对带级间孔的双脉冲固体火箭发动机内流场进行了数值模拟。计算分析得级间孔直径与第一燃烧室直径之比(di/D)的合理值为1/3到1/2,以及颗粒相在第一燃烧室内的分布特点与颗粒对级间隔板的冲蚀情况。     

星型装药固体火箭发动机烤燃特性

为研究星型装药的固体火箭发动机的热安全性问题,针对装填高氯酸铵/端羟基聚丁二烯（AP/HTPB）推进剂的火箭发动机开展烤燃数值研究。采用两步总包反应描述AP/HTPB的烤燃过程,建立三维烤燃模型对快速、中速和慢速加热速率下火箭发动机的烤燃行为进行数值预测。结果表明：升温速率对着火温度和着火延迟期有一定影响,对着火区域的中心位置、形状和大小有较大影响：在升温速率0.55~1.45 K/s快速烤燃工况下,着火位置紧邻推进剂右侧端面;在升温速率0.005~0.011 K/s中速烤燃工况下,着火区域均呈不连续点状圆环分布,着火点位于翼槽中线上;在升温速率2.4~3.3 K/h慢速烤燃工况下,着火点以翼槽中线呈对称两点分布;随着升温速率升高,着火位置向推进剂右侧端面移动;着火温度T_i与升温速率k呈二次函数关系,即T_i= 516.659 36- 1.267 8k+7.479 4k².     

含装药缺陷的固体火箭发动机性能评估综述

装药缺陷是影响固体火箭发动机安全工作的重要因素.为确保安全发射,需对装药缺陷所造成的发动机性能偏差进行分析,从而对发动机的工作性能作出评估.鉴于装药缺陷行为的复杂性,目前尚未建立起完善的评估体系.基于固体火箭发动机装药缺陷行为,综述裂纹和脱粘扩展的理论与试验研究方法,包括起裂准则研究、影响扩展的因素研究及推进剂材料断裂...     

固体火箭发动机点火瞬态内流场计算模型分析

应用FLUENT流体计算软件,采用UDF接口编程进行二次开发,用侧壁加质的方法模拟燃烧室加质,对带有翼槽的固体火箭发动机内流场进行了数值模拟,比较了不同计算模型下的仿真结果。计算结果表明,考虑了翼槽结构对点火瞬态过程的火焰传播速度影响的计算模型更加符合实测值。     

硬质隔板双脉冲发动机内流场仿真研究

基于脉冲隔板总开孔面积一定的情况下,研究了不同级间开孔形式对一脉冲壳体绝热层烧蚀和流动损失的影响,对带硬质隔板的双脉冲发动机进行了内流场数值计算。结果表明:隔板背壁区涡流会加重绝热层烧蚀,燃气再附着点附近烧蚀情况最严重;改变开孔形状和布局对隔板流动损失影响不大,但优化开孔倒角设计可改善隔板孔流通能力;减小隔板外缘孔径并加开隔板中心孔能有效减轻绝热层烧蚀。     

管状发射药内孔侵蚀燃烧与流动特性

为了研究管状发射药内孔侵蚀燃烧及气体流动的特性,建立了考虑管内气相区域、管外的气相区域和固体火药区域的密闭爆发器内弹道模型。通过数值模拟结果与文献实验数据比对,验证了该密闭爆发器内弹道模型与计算方法的准确性。在此基础上,分别讨论了不同火药长度、内径和装填密度对内孔侵蚀燃烧的影响,结果表明,内径d=0.56 mm、长度l=50 mm管状药、已燃百分比0.016≤ψ≤0.8范围内,孔内外最大压力差由1.23 MPa增加至2.00 MPa,端面最大气体速度由430 m·s~(-1)减小至200 m·s~(-1),端面最大的侵蚀燃烧系数由1.98下降至1.10,内孔侵蚀燃烧临界点由距离对称面7 mm处移动到20 mm,侵蚀燃烧面积减小65%;燃通比是影响内孔侵蚀燃烧的重要因素,燃通比小于71.4时侵蚀燃烧不发生;随长度增加、内径减小即随燃通比增大,侵蚀燃烧强度变强,燃通比大于142.8时侵蚀燃烧非常明显;当装填密度增加时,端面气体最大速度和侵蚀燃烧系数有微弱减小,而管内外气体压差增加明显。     

阻尼环对固体火箭发动机热声振荡的影响

为了有效解决推进系统中热声压力振荡的危害问题,对热声压力振荡的抑制特性进行系统研究.基于固体火箭发动机设计一种平面火焰圆柱形燃烧室实验装置,根据此实验系统,开展阻尼环及其安装位置对热声压力振荡抑制影响的实验,并通过理论计算对实验规律进行了验证.结果显示:无阻尼环时燃烧室内激发出频率为115 Hz,振幅为119 dB的1...     

横向过载对固体火箭发动机推进剂点火建压过程的影响

大过载下固体火箭燃烧与流动状态的剧烈变化会导致内弹道出现异常,严重时可能会引起发动机点火失败。为研究横向过载时点火内弹道特性,建立囊括流场惯性过载效应、过载燃烧效应和侵蚀燃烧效应的点火模型。对不同横向过载下燃烧室压力和侵蚀与过载效应燃速增速占比进行计算,并给出了推进剂火焰传播速度与升压速率的关系。结果表明：正向过载下压力峰值增加,负向过载下压力峰值降低;正向过载下,推进剂前段主要由过载效应影响,后段主要由侵蚀效应影响;正向过载加剧下游侵蚀效应,而负向过载对推进剂的燃烧起削弱作用,但程度较弱、持续时间较短;火焰传播速度峰值时刻、推进剂表面首次全部点燃时刻和升压速率峰值点时刻几乎一致,工程上可以用实验中获得的升压速率分析推进剂表面燃烧状况。