發(fā)布時間：2020-11-21 23:55

　　 隨著我國國防事業(yè)的高速發(fā)展,固體火箭發(fā)動機被廣泛應用于武器裝備中,在火箭發(fā)射過程中,發(fā)動機噴管噴出的高溫高壓燃氣羽流在擴散過程中發(fā)生二次燃燒,沖擊發(fā)射平臺,發(fā)生能量轉化,平臺溫度達到2500K以上,對發(fā)射平臺等地面設備有嚴重的燒蝕作用。為了減弱燃氣羽流對發(fā)射平臺的燒蝕作用,需要通過注水噴霧的方式對固體火箭發(fā)動機發(fā)射平臺進行降溫。本文以運載火箭發(fā)射為背景,通過建立縮比模型,利用商業(yè)軟件FLUENT對液態(tài)水與燃氣射流的相互作用過程和降溫效果進行數(shù)值仿真,為高效的注水降溫系統(tǒng)工程設計提供參考,主要工作包括以下幾個方面:(1)以組分輸運模型為基礎,對自由射流進行模擬,得到燃氣羽流三維流場分布結果,將數(shù)值仿真結果與已有的實驗結果相對比,驗證數(shù)值仿真模型的適用性與準確性,并在自由射流流動中考慮了二次燃燒的存在,研究結果表明:所采用數(shù)值仿真模型可以準確地模擬自由射流流動,燃氣二次燃燒主要發(fā)生在羽流外側以及沖擊平臺表面,在二次燃燒發(fā)生區(qū)域溫度會升高200K到300K左右。(2)建立以DPM模型為基礎的注水模型,對燃氣羽流注水流場進行模擬,將得到的注水流場數(shù)值仿真結果與已有實驗結果相對比,驗證注水模型的適用性與準確性,并模擬了在注水情況下,燃氣發(fā)生二次燃燒對流場的影響,仿真結果表明:注水噴霧對燃氣流場下半段結構破壞嚴重,燃氣流溫度迅速下降,在對燃氣進行注水降溫后可以極大程度地抑制燃氣的二次燃燒現(xiàn)象。(3)通過改變噴霧強度、霧錐角、水霧粒徑、噴嘴上游壓力、注水水霧初溫、噴嘴位置、噴嘴安裝角、噴嘴噴注均勻程度等水霧噴注因素,對沖擊平臺溫度進行對比,研究相關噴嘴工作因素與噴嘴位置因素對燃氣流場降溫效果的影響。模擬結果顯示,噴霧降溫可以大幅度降低沖擊平臺溫度。在一定范圍內(nèi),應盡量加大噴霧強度,噴嘴上游壓力,霧錐角以及噴嘴距沖擊平臺距離,減小噴嘴安裝角與水霧平均粒徑,以上措施改變了相關噴注因素,加大了燃氣羽流核心區(qū)域水的蒸發(fā)量,從而達到更好的降溫效果;當以上相關噴注因素超出相應范圍時,流場降溫效果將無明顯變化。
【學位單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：V435.1
【部分圖文】：

式：div( )V V a dV = n adV ( ) ( grad )V V V VdV n u dA n Γ dA Stφρφ ρφ φ + = + 的離散化法對區(qū)域進行離散化時，第一步就是將所需要計子區(qū)域，劃分所得的區(qū)域被稱之為控制體；第二置和此節(jié)點所代表的控制容積。完成計算區(qū)域的為：節(jié)點、控制容積、界面、網(wǎng)格線。下，把網(wǎng)格間的節(jié)點看做成是所求控制容積的代分的有限體積法計算網(wǎng)格，圖 2.2 為針對二維問題2.3 是求解三維問題時需要劃分的有限體積法計算網(wǎng)

圖 2.2 二維問題有限體積法計算網(wǎng)格圖 2.3 三維問題有限體積法計算網(wǎng)格方程的離散化面已經(jīng)列出來的流體流動的控制方程，通常情況下寫成如下所( )div( )=div( grad )+uu Γ Sρ φρ φ φ +

9圖 2.3 三維問題有限體積法計算網(wǎng)格2、控制方程的離散化對于在前面已經(jīng)列出來的流體流動的控制方程，通常情況下寫成如下所示的通式：( )div( )=div( grad )+uu Γ Stρ φρ φ φ + （2對于一維穩(wěn)態(tài)的問題滿足以下控制微分方程：( )( )d u d dГ Sdx dx dxρ φ φ= + （2中：u ——物理量φ 在延x方向的流動速度即對流的強度；ρ ——流體本身所具有的密度；S ——廣義源項；Г ——相應于φ的廣義擴散系數(shù)，表示擴散強弱。
【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王飛;盛濤;涂俊;吳振成;;固體火箭發(fā)動機黏接殼體超聲C掃描檢測系統(tǒng)研制與應用[J];無損檢測;2020年01期

2 王懷華;鐘向征;;某型固體火箭發(fā)動機未點火故障分析[J];航空維修與工程;2018年10期

3 李高春;黃衛(wèi)東;董可海;高山;王玉峰;;固體火箭發(fā)動機全壽命環(huán)境載荷分析[J];裝備環(huán)境工程;2019年03期

4 王長芝;龐娟;;美國多舉措確保固體火箭發(fā)動機工業(yè)能力[J];國防科技工業(yè);2019年03期

5 湛志龍;何岸冰;章小春;楊冠環(huán);;固體火箭發(fā)動機零部件制造及裝配、試驗過程的多余物控制探討[J];質量與可靠性;2017年01期

6 林一平;;我國突破大推力固體火箭發(fā)動機技術瓶頸[J];交通與運輸;2017年02期

7 王世輝;張磊;李鐵;張昱;云杰;石鵬;;固體火箭發(fā)動機振動試驗過試驗分析與控制[J];計算機測量與控制;2017年04期

8 ;固體火箭發(fā)動機燃燒、熱結構與內(nèi)流場國防科技重點實驗室[J];固體火箭技術;2017年03期

9 徐丹丹;閆大慶;;國外固體火箭發(fā)動機技術新動向[J];中國航天;2017年05期

10 袁嵩;趙汝巖;張懷遠;;固體火箭發(fā)動機缺陷及其無損檢測技術研究[J];價值工程;2015年09期

相關博士學位論文 前10條

1 鐘濤;大長徑比固體火箭發(fā)動機點火瞬態(tài)過程研究[D];國防科學技術大學;2005年

2 葛愛學;固體火箭發(fā)動機點火過程與裝藥裂紋相互作用機理研究[D];國防科學技術大學;2004年

3 余貞勇;固體火箭發(fā)動機翼槽火焰?zhèn)鞑�機理研究[D];西北工業(yè)大學;2000年

4 陳廣南;固體火箭發(fā)動機機械撞擊載荷作用下安全性研究[D];國防科學技術大學;2005年

5 劉甫;粘彈性界面斷裂與固體火箭發(fā)動機界面脫粘研究[D];國防科學技術大學;2005年

6 張有為;固體火箭發(fā)動機水下工作特性的研究[D];中國科學技術大學;2007年

7 劉飛;固體火箭發(fā)動機可靠性增長試驗理論及應用研究[D];國防科學技術大學;2006年

8 解紅雨;固體火箭發(fā)動機分布式集成設計平臺及其關鍵技術研究[D];國防科學技術大學;2006年

9 武建新;固體火箭發(fā)動機整形機床機電系統(tǒng)動力學分析與優(yōu)化[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學;2007年

10 張春富;基于激光跟蹤儀的固體火箭發(fā)動機推力線測量技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

相關碩士學位論文 前10條

1 紀添源;固體火箭發(fā)動機燃氣羽流注水降溫數(shù)值研究[D];哈爾濱工程大學;2019年

2 董俊冬;金屬—橡膠多界面粘接質量的超聲檢測方法研究[D];南昌航空大學;2019年

3 任曉雙;固體火箭發(fā)動機射線成像仿真系統(tǒng)的研究[D];中北大學;2019年

4 崔穎;基于LabVIEW的原位校驗裝置控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2019年

5 董立宙;固體火箭發(fā)動機內(nèi)腔體積測量方法研究[D];中北大學;2019年

6 劉涵元;DPM與VOF耦合方法在固體火箭發(fā)動機沉積研究中的應用[D];哈爾濱工程大學;2018年

7 李向泓;不同幾何結構發(fā)動機聲能振幅增長率研究[D];哈爾濱工程大學;2018年

8 苗琳;過載與旋轉對SRM內(nèi)兩相流場影響數(shù)值分析[D];哈爾濱工程大學;2018年

9 金聰聰;固體火箭發(fā)動機內(nèi)彈道故障仿真及故障特征研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

10 張夢寒;固體火箭發(fā)動機尾噴焰偏振輻射特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

本文編號：2893793