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结构尺寸对固体燃料冲压发动机燃速影响的仿真研究

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兵工学报 2016年第5期37卷 798-807页

作者：巩伦昆陈雄周长省李映坤朱敏南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为研究结构尺寸对固体燃料冲压发动机燃速的影响规律,采用3阶单调迎风(MUSCL)重构方法,AUSMPW+通量分裂格式,k-w SST湍流模型,7组分3反应有限速率化学反应模型以及2阶矩湍流燃烧模型,编制了二维轴对称湍流燃烧仿真程序,研究入口直径、... 详细信息

为研究结构尺寸对固体燃料冲压发动机燃速的影响规律,采用3阶单调迎风(MUSCL)重构方法,AUSMPW+通量分裂格式,k-w SST湍流模型,7组分3反应有限速率化学反应模型以及2阶矩湍流燃烧模型,编制了二维轴对称湍流燃烧仿真程序,研究入口直径、药柱直径、喷喉直径以及相似结构尺寸对燃速的影响规律。仿真结果表明:入口直径以及药柱直径影响较大,相似结构尺寸的影响相对较小,喷喉直径几乎没有影响;固体燃料冲压发动机结构尺寸影响燃速的主要机理是湍流黏性的变化以及火焰面位置的变化;突扩比对燃速起着关键的作用,燃速与突扩比近似呈线性关系。

关键词：兵器科学与技术固体燃料冲压发动机燃速结构尺寸突扩比

微小圆管中B/AP混合物燃料的传热和燃速研究

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固体火箭技术 2013年第5期36卷 632-636,646页

作者：李和平汪洋周俊虎刘建忠敖文杨卫娟岑可法浙江大学能源清洁利用国家重点实验室杭州310027 浙江大学先进技术研究院杭州310027

微推进系统作为微型航天器的核心部件,其内部推进剂燃料的点火燃烧性能将直接影响到微型航天器的高效稳定运行。借助红外热像仪记录微小圆管中无定形硼和AP混合物燃料点火燃烧的全过程,通过观测微小圆管壁面温度的变化,探究其内部的传... 详细信息

微推进系统作为微型航天器的核心部件,其内部推进剂燃料的点火燃烧性能将直接影响到微型航天器的高效稳定运行。借助红外热像仪记录微小圆管中无定形硼和AP混合物燃料点火燃烧的全过程,通过观测微小圆管壁面温度的变化,探究其内部的传热过程,并借助图表取点GRAFULA软件分析红外图片,计算得到微小圆管中燃面的移动速度,研究管径尺寸、燃料配比等因素对燃速的影响。结果显示,对B/AP质量配比1∶1的燃料,燃速随着管径的减小而增大;而对配比1∶3的燃料,燃速随着管径的减小而减小。微小圆管中的燃料在轴线方向存在热传递,混合物中AP的分解控制着整个反应进程。

关键词：微小圆管混合物燃料红外传热燃速

HTPB固体燃料冲压发动机流场仿真与燃速分析

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航空动力学报 2016年第6期31卷 1504-1510页

作者：李新田卢鑫李延成刘珺怡高晶晶中国航天科技集团公司中国运载火箭技术研究院北京100076

基于守恒方程建立了固体燃料冲压发动机燃速仿真模型,采用二维轴对称模型和二方程化学反应模型开展了HTPB(端羟基聚丁二烯)固体燃料冲压发动机流场数值仿真,分析了不同空气来流条件对流场分布及燃速的影响.结果表明:火焰层在氧气和固体... 详细信息

基于守恒方程建立了固体燃料冲压发动机燃速仿真模型,采用二维轴对称模型和二方程化学反应模型开展了HTPB(端羟基聚丁二烯)固体燃料冲压发动机流场数值仿真,分析了不同空气来流条件对流场分布及燃速的影响.结果表明:火焰层在氧气和固体燃料壁面之间形成,随着来流空气流量和空气总温的增加,火焰层厚度变薄并向固体燃料壁面侧移动;随着发动机轴向位置的增加,燃速先迅速增加后缓慢增加,最后在补燃室附近快速减小,变化趋势与文献中试验结果吻合较好;固体燃料平均燃速随来流空气总温及发动内空气流率的增加而增大,并根据仿真结果拟合得到了燃速公式.

关键词： HTPB 固体燃料冲压发动机流场仿真燃速

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低压环境下高密度压实黑火药柱燃速规律研究

兵工学报 2018年第2期39卷 290-295页

作者：程龙刘攀杨洪涛朱绪强杨月成一宋东明南京理工大学化工学院江苏南京210094 西安近代化学研究所陕西西安710065

黑火药是一种经典的点火药,但其在低气压环境(高空)下的燃烧性能却鲜有研究。为了了解黑火药的低压燃烧性能,采用光-电靶法测试了不同药柱密度、不同温度和不同低压条件下高密度压实黑火药柱的燃速。研究结果表明,黑火药柱的燃速随环境... 详细信息

黑火药是一种经典的点火药,但其在低气压环境(高空)下的燃烧性能却鲜有研究。为了了解黑火药的低压燃烧性能,采用光-电靶法测试了不同药柱密度、不同温度和不同低压条件下高密度压实黑火药柱的燃速。研究结果表明,黑火药柱的燃速随环境压力的下降快速变小,燃速与环境压力呈线性关系。当环境压力下降到20 k Pa时,黑火药柱会出现瞎火或断火的现象;药柱密度增大,黑火药柱燃速逐渐变小,药柱密度对黑火药柱燃速的影响会随着环境压力的降低逐渐变大;温度升高,黑火药柱的燃速缓慢变大,同时温度对黑火药柱燃速的影响会随着环境压力的降低逐渐变小。也就是说,低压环境中,环境压力对黑火药柱燃速的影响比药柱密度和温度对黑火药柱燃速的影响要更大。通过双因素的数学拟合,建立了黑火药柱的燃速随环境压力和温度的变化规律。

关键词：黑火药柱光-电靶法燃速

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硝胺对低燃速丁羟推进剂能量与燃速的影响

固体火箭技术 2001年第2期24卷 45-47,63页

作者：鲁国林中国航天科技集团公司四院四十二所湖北襄樊441003

从推进剂的能量特性和燃烧性能的角度探索了硝胺 ( RDX、HMX)在低燃速丁羟推进剂应用的可能性。结果表明 :保持固体含量和铝粉含量恒定时 ,在推进剂中加入一定量的硝胺部分取代 AP,可以提高低燃速丁羟推进剂的理论比冲和显著降低推进剂... 详细信息

从推进剂的能量特性和燃烧性能的角度探索了硝胺 ( RDX、HMX)在低燃速丁羟推进剂应用的可能性。结果表明 :保持固体含量和铝粉含量恒定时 ,在推进剂中加入一定量的硝胺部分取代 AP,可以提高低燃速丁羟推进剂的理论比冲和显著降低推进剂的燃速压强指数 ,但加入 RDX、HMX降低丁羟推进剂燃速的幅度非常小。

关键词：端羟基聚丁二烯推进剂低燃速推进剂硝胺能量性能燃速配方固体复合推进剂

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等离子体点火条件下火药燃速的实验研究

弹道学报 2007年第2期19卷 78-81页

作者：李海元栗保明李鸿志南京理工大学瞬态物理国家重点实验室南京210094

利用改进的密闭爆发器对等离子体增强火药燃速的特性进行了实验研究.基于几何燃烧定律的假设,提出了等离子体作用下火药燃速的计算模型.针对等离子体是由外部电能以设定的波形和能量加在等离子体发生器上而产生的,模型重点考虑了脉冲放... 详细信息

利用改进的密闭爆发器对等离子体增强火药燃速的特性进行了实验研究.基于几何燃烧定律的假设,提出了等离子体作用下火药燃速的计算模型.针对等离子体是由外部电能以设定的波形和能量加在等离子体发生器上而产生的,模型重点考虑了脉冲放电波形和能量的影响.对单基药进行的密闭爆发器实验表明,火药燃速在等离子体注入期间显著增强,在放电功率达80 MW时燃速可增加2-3倍.该文提出的燃速实验方法对寻找与等离子体作用匹配的火药从而发挥电热化学发射技术的潜在优势具有重要意义.

关键词：火药燃速密闭爆发器电热化学发射

固体火箭发动机径向泄压过程中燃速对内弹道预示的影响

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固体火箭技术 2006年第4期29卷 254-256,265页

作者：刘春红余贞勇胡乃合中国航天科技集团公司四院西安710025

用参数辨识法对某径向泄压固体火箭发动机的瞬态参数进行了辨识,得出了该发动机泄压过程的瞬态燃速公式和泄压孔流量系数。利用零维瞬态内弹道模型和辨识所得参数,对另一台发动机的径向泄压过程进行了预示,预示结果与发动机实测数据吻... 详细信息

用参数辨识法对某径向泄压固体火箭发动机的瞬态参数进行了辨识,得出了该发动机泄压过程的瞬态燃速公式和泄压孔流量系数。利用零维瞬态内弹道模型和辨识所得参数,对另一台发动机的径向泄压过程进行了预示,预示结果与发动机实测数据吻合良好,证明了该方法的正确性和适用性。在此基础上,分析了燃速对径向泄压过程内弹道预示的影响。结果显示,在发动机径向泄压过程中,采用瞬态燃速更能反映发动机的实际工作过程。

关键词：固体火箭发动机瞬态参数辨识内弹道燃速

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高燃速丁羟推进剂燃速可调节性研究

弹道学报 2010年第1期22卷 74-78页

作者：封锋陈军郑亚唐健南京理工大学机械工程学院南京210094 中国人民解放军驻724厂军代表室沈阳110045

在一维气相稳态反应流模型的基础上,分析了催化剂对丁羟推进剂热分解的影响,采用归纳和假说相结合的方法建立了丁羟推进剂催化燃烧模型,定量研究了细粒度AP质量分数和催化剂质量分数对高燃速丁羟推进剂燃速及压力指数的影响.结果表明,在... 详细信息

在一维气相稳态反应流模型的基础上,分析了催化剂对丁羟推进剂热分解的影响,采用归纳和假说相结合的方法建立了丁羟推进剂催化燃烧模型,定量研究了细粒度AP质量分数和催化剂质量分数对高燃速丁羟推进剂燃速及压力指数的影响.结果表明,在7~12 MPa实验条件下,不同细粒度AP质量分数下的燃速理论预示结果和不同质量分数催化剂下的燃速模拟计算结果都能与实验结果吻合较好,误差在7.0%以内,为配方研究人员提供了定量化调节燃速的预示方法.

关键词：端羟基聚丁二烯固体推进剂燃速压力指数

采用N_2O与含金属HTPB燃料固液火箭发动机燃速试验研究(英文)

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推进技术 2014年第3期35卷 413-421页

作者：田辉吴俊峰俞南嘉李君海蔡国飙北京航空航天大学宇航学院北京100191

为了研究含金属固体燃料固液火箭发动机的燃速及发动机的工作特征,采用N2O氧化剂与含Al,Mg和C的HTPB基固体燃料的固液发动机进行试验研究与分析,试验在3种尺寸药柱、多种氧化剂流量下进行,获得发动机的燃速、燃烧室压强及燃烧效率等参... 详细信息

为了研究含金属固体燃料固液火箭发动机的燃速及发动机的工作特征,采用N2O氧化剂与含Al,Mg和C的HTPB基固体燃料的固液发动机进行试验研究与分析,试验在3种尺寸药柱、多种氧化剂流量下进行,获得发动机的燃速、燃烧室压强及燃烧效率等参数。为分析辐射换热对燃速的影响,把燃速分成两部分并提出相应的分析式:一部分由对流换热控制的燃速,由通过药柱通道的总质量流率来衡量;另一部分由辐射换热控制,通过燃烧产物中凝相组分对固体燃料壁面的辐射换热量决定。对试验结果进行分析发现,除富氧的情况外,热辐射控制的燃速约占总燃速的30%~60%,辐射控制燃速与对流控制燃速的比例趋势与燃烧产物中凝相组分的质量分数随氧燃比的变化规律相似。同时,试验结果显示,试验燃速总体上随着固体药柱通道中氧化剂质量流率的增加而增大。发动机的燃烧效率绝大多数位于80%~97%的范围,在化学当量比附近和富氧范围内,随着燃烧温度的降低而降低,效率曲线与理论绝热燃烧温度值的平方相似。

关键词：固液火箭发动机燃烧效率燃速含金属固体燃料