發(fā)布時(shí)間：2020-11-06 15:00

　　 近年來,隨著我國(guó)航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展,航天動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)取得了令人驕傲的成就,如神舟系列的運(yùn)載火箭等。同時(shí)隨著深空技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)航天器的動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)也提出了新的要求,其主要目標(biāo)就包括提高液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、縮短研發(fā)周期、降低設(shè)計(jì)制造成本。噴注器作為液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件,其技術(shù)性能決定了推進(jìn)劑的霧化混合效果以及發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率。本文針對(duì)直流互擊式噴注器展開了研究。主要內(nèi)容包括:(1)根據(jù)直流互擊式噴注單元的霧化特點(diǎn),數(shù)值模擬出噴注單元的霧化過程。并對(duì)影響霧化特性的幾個(gè)重要因素,進(jìn)行詳細(xì)的研究分析,得出一系列的結(jié)論,為直流互擊式噴注單元的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。(2)根據(jù)某推力發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)要求、結(jié)合噴注器的流體特性理論、設(shè)計(jì)理論、噴注單元的霧化研究和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)出了某推力液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的噴注器。運(yùn)用數(shù)值模擬的方法對(duì)噴注器的內(nèi)部流場(chǎng)以及噴嘴的均勻性進(jìn)行數(shù)值模擬研究,并探究了總集液腔高度對(duì)內(nèi)部壓降的影響,最后通過冷試實(shí)驗(yàn)對(duì)其正確性進(jìn)行驗(yàn)證。(3)通過熱試實(shí)驗(yàn)研究了魯泊數(shù)對(duì)燃燒性能的影響。根據(jù)對(duì)直流互擊式噴注器內(nèi)部流場(chǎng)分析得到的結(jié)果,結(jié)合流體特性理論和三維流道模型的數(shù)值模擬等對(duì)其進(jìn)行了兩次結(jié)構(gòu)優(yōu)化,最后通過熱試車實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文通過開展對(duì)噴注單元的霧化特性研究,設(shè)計(jì)出噴注器結(jié)構(gòu),再結(jié)合內(nèi)部流道的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)不斷對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)驗(yàn)表明了分析、設(shè)計(jì)與優(yōu)化的正確性,最終研制的噴注器的燃燒效率達(dá)到95%,符合產(chǎn)品的技術(shù)性能要求。為企業(yè)的噴注器設(shè)計(jì)、問題分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了可行參考,同時(shí)也為同類研究設(shè)計(jì)提供了方法,具有推廣意義。
【學(xué)位單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V434.2
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研究背景與意義
    1.2 液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 火箭噴注器的研究現(xiàn)狀與意義
    1.4 本文研究思路及主要研究?jī)?nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
第2章 直流互擊式噴注單元的霧化特性研究
    2.1 霧化數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)介
    2.2 射流撞擊的數(shù)值模擬
    2.3 計(jì)算模型
    2.4 直流互擊式噴注單元霧化研究
    2.5 控制變量法研究流體影響因素簡(jiǎn)述
    2.6 撞擊角對(duì)直流互擊式噴注單元霧化特性的影響
    2.7 動(dòng)量比對(duì)直流互擊式噴注單元霧化特性的影響
    2.8 射流速度對(duì)直流互擊式噴注單元霧化特性的影響
    2.9 長(zhǎng)徑比對(duì)直流互擊式噴注單元霧化特性的影響
    2.10 孔徑比對(duì)直流互擊式噴注單元霧化特性的影響
    2.11 本章小結(jié)
第3章 直流互擊式噴注器的設(shè)計(jì)
    3.0 噴注器的系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)介紹
    3.1 直流噴嘴流量特性理論
    3.2 直流噴嘴的初步計(jì)算
        3.2.1 流量系數(shù)的計(jì)算
        3.2.2 噴嘴直徑的計(jì)算
    3.3 噴注器內(nèi)部流道設(shè)計(jì)
    3.4 噴嘴的排布
    3.5 噴注器的三維建模
    3.6 本章小結(jié)
第4章 噴注器的內(nèi)部流場(chǎng)研究及驗(yàn)證
    4.1 CFD方法
    4.2 直流互擊式噴注器的物理模型
    4.3 湍流模型的選擇
    4.4 計(jì)算模型的討論
    4.5 格劃分與邊界條件
    4.6 SIMPLE算法與模擬結(jié)果分析
    4.7 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.8 基于數(shù)值模擬對(duì)集液腔高度的分析研究
    4.9 本章小節(jié)
第5章 噴注器熱試實(shí)驗(yàn)研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    5.1 實(shí)驗(yàn)原理
    5.2 燃燒過程的描述
    5.3 基于熱試實(shí)驗(yàn)對(duì)魯泊數(shù)的研究
    5.4 噴注器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        5.4.1 初步優(yōu)化
            5.4.1.1 問題分析
            5.4.1.2 初步優(yōu)化方案
            5.4.1.3 優(yōu)化結(jié)果分析
        5.4.2 二次優(yōu)化
            5.4.2.1 問題分析
            5.4.2.2 解決方案
            5.4.2.3 優(yōu)化結(jié)果分析
    5.5 本章總結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    附錄 A：在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果

【參考文獻(xiàn)】

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