發(fā)布時(shí)間：2020-12-08 09:44

　　本論文是在國家自然科學(xué)基金（No.51675258）資助下完成。氧-乙炔燒蝕試驗(yàn)方法作為列入國軍標(biāo)的材料考核方法,在熱結(jié)構(gòu)材料的性能測試表征中具有權(quán)威而廣泛的應(yīng)用。測試含有侵蝕粒子組分的高溫復(fù)雜氧-乙炔燒蝕流場的精確參數(shù),對考核材料結(jié)果的準(zhǔn)確性具有關(guān)鍵影響。當(dāng)前國內(nèi)外缺乏對含侵蝕粒子的氧-乙炔流場的有效測試手段,這成為本論文研究的主要任務(wù)。通過數(shù)值仿真和試驗(yàn)研究的方法對氧-乙炔燃?xì)獍l(fā)生器自由射流場的溫度、速度及熱流密度進(jìn)行了測試及表征。研究結(jié)果加深了對燃?xì)饬鲌龅睦斫?為篩選耐燒蝕/侵蝕的絕熱材料提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持,對固體火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)有重要指導(dǎo)意義。通過理論分析指出了氧-乙炔燃?xì)獍l(fā)生器自由射流場測試工作的重點(diǎn)與難點(diǎn),確定了研究的主要內(nèi)容。從燃?xì)饬鲌鰷y試的準(zhǔn)確性和探究燃?xì)饬鲌龅娜紵�特性及流�?dòng)規(guī)律出發(fā),結(jié)合國軍標(biāo)中提出的燒蝕材料燒蝕試驗(yàn)方法,建立二維數(shù)值仿真計(jì)算模型,設(shè)計(jì)并展開氧-乙炔燃?xì)獍l(fā)生器自由射流場的測試試驗(yàn)。主要研究如下:完成了基于自主設(shè)計(jì)的氧-乙炔燃?xì)獍l(fā)生器的幾何模型的構(gòu)建和氧-乙炔焰多相流的數(shù)值仿真計(jì)算。計(jì)算得到了燃?xì)饬鲌黾肮滔嗔Ｗ友剡\(yùn)動(dòng)軌跡的溫度、速度分布云圖,并... 

【文章來源】：南昌航空大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

高溫燃?xì)鉁囟葴y量方法

2.4.1 燃?xì)獍l(fā)生器幾何模型為使仿真計(jì)算結(jié)果更加接近真實(shí)情況，根據(jù)自主設(shè)計(jì)的燃?xì)獍l(fā)生器具體設(shè)計(jì)仿真邊界條件。由于氧-乙炔焰外流場只與燃?xì)獍l(fā)生器出口有關(guān)，在設(shè)理模型和邊界條件時(shí)，也只引入了燃?xì)獍l(fā)生器噴嘴。燃?xì)獍l(fā)生器噴嘴的主視圖 2-1(a)所示，側(cè)視圖如圖 2-1(b)所示。如下圖所示，將燃?xì)獍l(fā)生器簡化為高為 49mm，半徑為 10mm 的圓柱；一個(gè)高為 0.5mm，半徑為(2.5+cos30°)m圓柱；一個(gè)高為 0.5mm，上底面為(2.5+cos30°)mm，下底面為 2.5mm 的圓臺(tái)組外圈的 16 個(gè)Φ1mm 小孔為氧-乙炔混合氣的入口；內(nèi)圈的 12 個(gè)Φ1mm 小孔氣入口，其孔面與豎直方向形成 30°夾角，起到送粉的作用。另外，最外層16 個(gè)Φ1mm 氮?dú)馊肟�，可起到保護(hù)焰流場和冷卻燃?xì)獍l(fā)生器的作用，下圖給出，仿真模型中以燃?xì)獍l(fā)生器為中心，內(nèi)徑為 10mm，外徑 50mm 的圓環(huán)燃?xì)獍l(fā)生器噴氣方向提供速度為 1m/s 的流動(dòng)空氣來替代。此處，燃?xì)獍l(fā)生部結(jié)構(gòu)做了簡化處理，未做詳細(xì)介紹。

南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文 第 2 章 氧-乙炔焰多相流數(shù)值仿真計(jì)算2.4.2 計(jì)算區(qū)域及網(wǎng)格劃分以燃?xì)獍l(fā)生器噴嘴和氧-乙炔焰為依據(jù)應(yīng)用 CFD 仿真軟件繪制一個(gè)50mm×550mm 的矩形區(qū)域來建立氧-乙炔焰多相流的物理模型，由于其物理模型是軸對稱體，在對氧-乙炔焰多相流場模擬仿真時(shí)，可根據(jù)對稱原理只對其二分之一模型展開研究計(jì)算。在氧-乙炔燃燒反應(yīng)過程中，由于噴嘴出口位置燃燒組分的濃度高和燃燒劇烈導(dǎo)致流場此處的各項(xiàng)參數(shù)變化很大，所以對燃?xì)獬隹�、載氣出口及周對稱等區(qū)域的網(wǎng)格進(jìn)行了加密處理，計(jì)算域中心部位的網(wǎng)格遠(yuǎn)密于邊緣的外流場處。該計(jì)算模型網(wǎng)格單元總數(shù)為 42000，網(wǎng)格面總數(shù)為 84000，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)總數(shù)為 42000，計(jì)算區(qū)域網(wǎng)格及局部放大示意圖如 2-2(a)、(b)所示。

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本文編號：2904883