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不同湍流模型对旋涡流动的数值模拟

航空动力学报 2011年第6期26卷 1209-1214页

作者：冯喜平赵胜海李进贤曹琪西北工业大学航天学院燃烧流动与热结构国家级重点实验室西安710072

针对某型旋流器,基于Navier-Stokes方程,湍流模型分别选择renormalization group(RNG)k-ε模型和Reynolds stress model(RSM)模型,采用计算流体动力学方法对旋流器内部旋流流场进行数值模拟,通过对计算结果的分析以及与试验结果的比较,... 详细信息

针对某型旋流器,基于Navier-Stokes方程,湍流模型分别选择renormalization group(RNG)k-ε模型和Reynolds stress model(RSM)模型,采用计算流体动力学方法对旋流器内部旋流流场进行数值模拟,通过对计算结果的分析以及与试验结果的比较,进行了旋涡流动数值模拟中湍流模型的适应性研究.研究表明:由于RNGk-ε模型建立于Boussinesq涡旋黏性假设基础上,无法考虑涡旋黏性的各向异性,也无法描述湍流能量转化为平均运动能量的传递过程,因此涡旋流动模拟结果与试验结果差别较大;而RSM模型能够克服上述问题,涡旋流动模拟结果与试验结果较为接近,模拟结果能反映出旋流的基本特征.RSM模型适用于旋涡流场的数值计算.

关键词：旋流流动湍流模型数值模拟适应性研究粒子图像测速仪测量

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固体推进剂铝团聚模型

航空动力学报 2017年第5期32卷 1224-1233页

作者：敖文刘佩进西北工业大学航天学院燃烧流动和热结构国家级重点实验室西安710072

综述了固体推进剂铝团聚研究进展,对现有研究中存在的局限性进行了讨论,并分析了未来团聚模型的趋势.铝团聚物理过程可抽象为堆积、聚集和团聚3个阶段.现有团聚模型可分为5类,分别是经验模型、口袋模型、物理模型、随机装填模型和凝相... 详细信息

综述了固体推进剂铝团聚研究进展,对现有研究中存在的局限性进行了讨论,并分析了未来团聚模型的趋势.铝团聚物理过程可抽象为堆积、聚集和团聚3个阶段.现有团聚模型可分为5类,分别是经验模型、口袋模型、物理模型、随机装填模型和凝相边界层模型.目前缺乏高精度、宽适用性的模型来准确预测铝的团聚过程.团聚模型未来发展的趋势应具备能够预测团聚物粒度分布和计算量小两大优势.由于能描述团聚过程的本质,物理模型具有很好的研究前景.开展了5MPa下含铝推进剂燃烧实验,采用高速显微拍摄技术获得推进剂燃面处铝颗粒的团聚直径,与Hermsen模型和Salita模型预测数据进行了比较,对于燃速分别为5.1mm/s和8.0mm/s的推进剂,Salita模型对于团聚直径的预示误差分别为8.7%和9.6%,而Hermsen模型对于高燃速推进剂的预示误差为19.2%.总体看来,Salita模型预示精度更为合理.

关键词：固体火箭发动机固体推进剂燃烧团聚模型铝团聚

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Mg粉/CO_2粉末火箭发动机性能分析

固体火箭技术 2010年第4期33卷 414-418页

作者：李芳胡春波何国强西北工业大学航天学院燃烧流动和热结构国家级重点实验室西安710072

从粉末火箭发动机工作性能、影响因素等方面出发,对其性能进行了理论计算。通过分析发现,粉末发动机较传统推进系统的有效比冲高;通过对Mg粉和CO2燃烧性能的计算研究,得到了其受压强、初温、氧燃比等参数的影响规律,为进一步研究奠定了... 详细信息

从粉末火箭发动机工作性能、影响因素等方面出发,对其性能进行了理论计算。通过分析发现,粉末发动机较传统推进系统的有效比冲高;通过对Mg粉和CO2燃烧性能的计算研究,得到了其受压强、初温、氧燃比等参数的影响规律,为进一步研究奠定了基础。

关键词：粉末火箭发动机比冲燃烧温度压强燃氧比

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提高硼粉在氧弹中燃烧效率的研究

固体火箭技术 2011年第2期34卷 220-224页

作者：张勤林王英红李葆萱张芳利西北工业大学航天学院燃烧、流动和热结构国家级重点实验室西安710072

为了解决硼粉燃烧热测试过程中燃烧不完全问题,以燃烧热测试值作为其燃烧效率的评判指标,对相同批次的硼粉采用某标准推进剂作助燃剂进行实验,研究了助燃剂与硼粉试样的混合比例、混合方式对硼粉燃烧热测试值的影响。结果表明,助燃剂与... 详细信息

为了解决硼粉燃烧热测试过程中燃烧不完全问题,以燃烧热测试值作为其燃烧效率的评判指标,对相同批次的硼粉采用某标准推进剂作助燃剂进行实验,研究了助燃剂与硼粉试样的混合比例、混合方式对硼粉燃烧热测试值的影响。结果表明,助燃剂与硼粉的充分混合有助于硼粉的完全燃烧,增大助燃剂和硼粉的混合比例能提高硼粉的燃烧效率。综合考虑硼粉和助燃剂的混合方式、混合比例及混合工艺等因素的改变,改善了氧弹中硼粉的燃烧环境,得到了测试燃烧热为理论燃烧热99.26%的稳定测试条件。

关键词：硼粉燃烧热助燃剂氧弹式量热仪不完全燃烧

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Mg粉/CO2点火燃烧性能实验研究

固体火箭技术 2011年第2期34卷 193-196页

作者：李芳胡春波何国强徐义华西北工业大学航天学院燃烧、流动和热结构国家级重点实验室西安710072

利用自行设计的点火实验装置对Mg粉/CO2的点火燃烧性能开展了实验研究。通过记录的实验现象验证了Mg粉/CO2组合作为推进剂的可行性的同时,由测量到的不同粒径的Mg粉在CO2中的点火温度,对点火燃烧性能作出详细的分析和评估,得到了中等粒... 详细信息

利用自行设计的点火实验装置对Mg粉/CO2的点火燃烧性能开展了实验研究。通过记录的实验现象验证了Mg粉/CO2组合作为推进剂的可行性的同时,由测量到的不同粒径的Mg粉在CO2中的点火温度,对点火燃烧性能作出详细的分析和评估,得到了中等粒径的Mg粒子在CO2中的点火温度约为960 K,且随着粒径的增大,点火温度会逐渐升高,为粉末火箭发动机的设计提供了参考。

关键词：粉末火箭发动机点火燃烧粒子直径温度变化

发动机点火过程中压强振荡对人工脱粘的冲击分析

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固体火箭技术 2009年第4期32卷 388-391页

作者：孙得川王贺西北工业大学航天学院燃烧、流动和热结构国家级重点实验室西安710072

针对固体火箭发动机点火过程,采用流固耦合的方法数值模拟了点火过程中发动机内流场以及药柱人工脱粘附近应力应变的变化情况。计算表明,点火初期发动机内部出现激波,并在药柱通道内振荡传播,随时间减弱为压强振荡。压强波动对人工脱粘... 详细信息

针对固体火箭发动机点火过程,采用流固耦合的方法数值模拟了点火过程中发动机内流场以及药柱人工脱粘附近应力应变的变化情况。计算表明,点火初期发动机内部出现激波,并在药柱通道内振荡传播,随时间减弱为压强振荡。压强波动对人工脱粘缝隙的冲击会影响脱粘缝内流场的分布和应力应变,人工脱粘层尖端应力变化与升压梯度变化存在对应关系。激波对人工脱粘缝隙的冲击会引起装药明显变形,但是不会使缝隙增大。

关键词：固体火箭发动机人工脱粘点火过程流固耦合数值方法

气氧/甲烷涡流冷壁燃烧室流场与壁面耦合传热分析

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推进技术 2011年第3期32卷 401-406页

作者：孙得川杨建文白荣博西北工业大学航天学院/燃烧流动和热结构国家级重点实验室陕西西安710072

针对涡流燃烧室的试验模型,耦合计算了其中的燃烧、流动和传热过程。湍流模型采用RNG k-ε两方程模型,辐射传热采用P1辐射模型,化学反应采用有限速率模型。数值模拟了涡流燃烧室在20s内的传热过程,得到了燃烧室和喷管的壁面温度分布随... 详细信息

针对涡流燃烧室的试验模型,耦合计算了其中的燃烧、流动和传热过程。湍流模型采用RNG k-ε两方程模型,辐射传热采用P1辐射模型,化学反应采用有限速率模型。数值模拟了涡流燃烧室在20s内的传热过程,得到了燃烧室和喷管的壁面温度分布随时间的变化。燃烧室侧壁面和头部温度在4秒内就达到较稳定状态,在涡流保护下侧壁面最高温度在650K左右,头部最高温度在785K左右。对于热沉喷管,壁面温度随时间基本呈缓慢线性上升,在一定的时间内可以满足实验要求。

关键词：涡流燃烧室数值仿真传热耦合

横向过载下考虑颗粒聚合行为的颗粒阻尼特性研究

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固体火箭技术 2023年第1期46卷 79-87页

作者：杨文婧吴学婷刘贝贝刘佩进西北工业大学航天学院燃烧、热结构与内流场重点实验室西安710072 中国空空导弹研究院洛阳471009

固体火箭发动机的横向过载内会改变凝相颗粒的运动轨迹,增大颗粒与颗粒,颗粒与壁面的碰撞概率,改变凝相粒子的粒径和浓度分布,使颗粒的阻尼特性发生变化,造成发动机的燃烧不稳定。基于CFD-DEM数值模拟方法,耦合颗粒碰撞聚合模型,实现了... 详细信息

固体火箭发动机的横向过载内会改变凝相颗粒的运动轨迹,增大颗粒与颗粒,颗粒与壁面的碰撞概率,改变凝相粒子的粒径和浓度分布,使颗粒的阻尼特性发生变化,造成发动机的燃烧不稳定。基于CFD-DEM数值模拟方法,耦合颗粒碰撞聚合模型,实现了过载下的颗粒碰撞、聚合及流动过程的数值仿真。数值结果揭示了在不同横向过载下粒径分布、颗粒空间分布,以及颗粒阻尼特性的变化特征。横向过载下,颗粒横向偏移显著增加,颗粒间的碰撞概率增大,并且碰撞概率随过载作用时间增加大幅度提高。颗粒间因碰撞聚合易生成的大粒径颗粒,大粒径颗粒的产生使得颗粒空间分布更具不均匀性,进而导致颗粒的阻尼值明显降低,最终影响发动机的燃烧稳定性。

关键词：横向过载碰撞聚合离散元法颗粒阻尼

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固液火箭发动机中燃料热解速率的测量与分析

推进技术 2010年第1期31卷 74-77页

作者：孙得川张研王贺刘上汪亮西北工业大学航天学院/燃烧、流动和热结构国家级重点实验室陕西西安710072

固液火箭发动机中,内弹道的计算、流场与性能分析等都需要确定燃料表面的退移速度,常规的热重分析、差热分析因升温速率太慢,与发动机环境的高升温速率差别很大,得到的热解速率误差大。采用了热板实验装置测量高升温速率环境下的固体燃... 详细信息

固液火箭发动机中,内弹道的计算、流场与性能分析等都需要确定燃料表面的退移速度,常规的热重分析、差热分析因升温速率太慢,与发动机环境的高升温速率差别很大,得到的热解速率误差大。采用了热板实验装置测量高升温速率环境下的固体燃料退移速率。采用高速摄影和超声波传感器进行动态测量,对比了摄影测量和超声波测量的结果,得到了超声波测量得到了热解过程中的退移速率与低密度聚乙烯表面温度的关系。

关键词：热解退移速率超声波测量实验