固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火過(guò)程研究.pdf

1、本文以增程炮彈用固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)為研究背景，采用理論分析、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火過(guò)程進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　建立了CO2激光點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)對(duì)固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)用典型固體燃料（PMMA和鋁鎂貧氧推進(jìn)劑）的點(diǎn)火特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明:兩種固體燃料的點(diǎn)火延遲時(shí)間均隨著點(diǎn)火熱流密度增大而減小，且當(dāng)熱流密度較大時(shí)，熱流密度對(duì)點(diǎn)火延遲時(shí)間的影響減弱;PMMA在點(diǎn)火過(guò)程中先熱分解，而后分解產(chǎn)

2、物與空氣進(jìn)行二次燃燒，其點(diǎn)火過(guò)程為典型的氣相點(diǎn)火;對(duì)于采用PMMA為固體燃料的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，為保證點(diǎn)火的可靠性，在點(diǎn)火熱流較高基礎(chǔ)上應(yīng)延長(zhǎng)其作用時(shí)間，以完成從點(diǎn)火到自持燃燒的過(guò)渡。
　　根據(jù)固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的流動(dòng)、傳熱和燃燒等特性，建立了以PMMA為固體燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火過(guò)程的物理數(shù)學(xué)模型和數(shù)值計(jì)算方法，并基于FLUENT軟件的UDF接口編寫了固體燃料分解加質(zhì)源項(xiàng)計(jì)算程序。采用該數(shù)值計(jì)算方法對(duì)突擴(kuò)臺(tái)階后固體燃料自點(diǎn)

3、火過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，表明該數(shù)值計(jì)算方法具有較高的可靠性。
　　利用本文所建立的點(diǎn)火過(guò)程物理數(shù)學(xué)模型和數(shù)值計(jì)算方法，分別對(duì)環(huán)形點(diǎn)火方式和中心錐點(diǎn)火方式下固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究了不同來(lái)流空氣條件、不同點(diǎn)火藥燃?xì)鈼l件和不同固體燃料裝藥內(nèi)徑對(duì)點(diǎn)火過(guò)程的影響。研究結(jié)果表明:環(huán)形點(diǎn)火過(guò)程中，固體燃料的初始分解起火位置位于突擴(kuò)臺(tái)階后回流區(qū)靠近點(diǎn)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(diǎn)火過(guò)程中，固體燃料的初始分解起火位置位于突擴(kuò)臺(tái)階后回流附著點(diǎn)處，燃料的分解燃燒同時(shí)向上下游擴(kuò)展;環(huán)形點(diǎn)火過(guò)程中，較低的來(lái)流空氣質(zhì)量流率及溫度和較高的點(diǎn)火藥燃?xì)饪傎|(zhì)量及溫度均有利于縮短點(diǎn)火延遲時(shí)間;中心錐點(diǎn)火過(guò)程中，來(lái)流空氣質(zhì)量流率越小，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火延遲時(shí)間越短，而固體燃料裝藥內(nèi)徑越大，則點(diǎn)火延遲時(shí)間越長(zhǎng);突擴(kuò)臺(tái)階后回流區(qū)內(nèi)的MMA氣體的貯存和再燃燒，是點(diǎn)火器工作結(jié)束后，發(fā)動(dòng)機(jī)從點(diǎn)火狀態(tài)向自持燃燒穩(wěn)定工作狀態(tài)過(guò)渡的關(guān)鍵。

5、>　　設(shè)計(jì)了以中心錐為點(diǎn)火器、以PMMA為燃料的固體燃料沖壓實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)，并利用直連式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)完成了發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火和燃燒實(shí)驗(yàn)研究，為固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)中心錐點(diǎn)火過(guò)程數(shù)值模擬提供了必要依據(jù)。研究結(jié)果表明:隨著空氣質(zhì)量流率的增大，固體燃料的平均燃速增加;而燃料裝藥內(nèi)徑越大，固體燃料的平均燃速則越低。實(shí)驗(yàn)得到的壓強(qiáng)-時(shí)間曲線與和數(shù)值計(jì)算結(jié)果較吻合，驗(yàn)證了本文所建立的數(shù)值計(jì)算方法的可靠性;數(shù)值計(jì)算得到的固體燃料平均燃速和當(dāng)?shù)厝妓俚淖兓厔?shì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一