固體燃料沖壓發(fā)動機點火過程研究.pdf

1、本文以增程炮彈用固體燃料沖壓發(fā)動機為研究背景，采用理論分析、數(shù)值仿真和實驗研究相結合的方法，對固體燃料沖壓發(fā)動機點火過程進行了系統(tǒng)研究。
　　建立了CO2激光點火實驗系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)對固體燃料沖壓發(fā)動機用典型固體燃料（PMMA和鋁鎂貧氧推進劑）的點火特性進行了實驗研究。研究結果表明:兩種固體燃料的點火延遲時間均隨著點火熱流密度增大而減小，且當熱流密度較大時，熱流密度對點火延遲時間的影響減弱;PMMA在點火過程中先熱分解，而后分解產(chǎn)

2、物與空氣進行二次燃燒，其點火過程為典型的氣相點火;對于采用PMMA為固體燃料的沖壓發(fā)動機，為保證點火的可靠性，在點火熱流較高基礎上應延長其作用時間，以完成從點火到自持燃燒的過渡。
　　根據(jù)固體燃料沖壓發(fā)動機點火過程中發(fā)動機內的流動、傳熱和燃燒等特性，建立了以PMMA為固體燃料的發(fā)動機點火過程的物理數(shù)學模型和數(shù)值計算方法，并基于FLUENT軟件的UDF接口編寫了固體燃料分解加質源項計算程序。采用該數(shù)值計算方法對突擴臺階后固體燃料自點

3、火過程進行了數(shù)值模擬研究，計算結果與實驗結果吻合較好，表明該數(shù)值計算方法具有較高的可靠性。
　　利用本文所建立的點火過程物理數(shù)學模型和數(shù)值計算方法，分別對環(huán)形點火方式和中心錐點火方式下固體燃料沖壓發(fā)動機的點火過程進行了數(shù)值模擬，研究了不同來流空氣條件、不同點火藥燃氣條件和不同固體燃料裝藥內徑對點火過程的影響。研究結果表明:環(huán)形點火過程中，固體燃料的初始分解起火位置位于突擴臺階后回流區(qū)靠近點火器噴口處，隨后燃料的分解燃燒逐漸向下游發(fā)

4、展;而中心錐點火過程中，固體燃料的初始分解起火位置位于突擴臺階后回流附著點處，燃料的分解燃燒同時向上下游擴展;環(huán)形點火過程中，較低的來流空氣質量流率及溫度和較高的點火藥燃氣總質量及溫度均有利于縮短點火延遲時間;中心錐點火過程中，來流空氣質量流率越小，發(fā)動機點火延遲時間越短，而固體燃料裝藥內徑越大，則點火延遲時間越長;突擴臺階后回流區(qū)內的MMA氣體的貯存和再燃燒，是點火器工作結束后，發(fā)動機從點火狀態(tài)向自持燃燒穩(wěn)定工作狀態(tài)過渡的關鍵。

5、>　　設計了以中心錐為點火器、以PMMA為燃料的固體燃料沖壓實驗發(fā)動機，并利用直連式實驗系統(tǒng)完成了發(fā)動機點火和燃燒實驗研究，為固體燃料沖壓發(fā)動機中心錐點火過程數(shù)值模擬提供了必要依據(jù)。研究結果表明:隨著空氣質量流率的增大，固體燃料的平均燃速增加;而燃料裝藥內徑越大，固體燃料的平均燃速則越低。實驗得到的壓強-時間曲線與和數(shù)值計算結果較吻合，驗證了本文所建立的數(shù)值計算方法的可靠性;數(shù)值計算得到的固體燃料平均燃速和當?shù)厝妓俚淖兓厔菖c實驗結果一