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小型固体火箭发动机斜切喷口流场数值仿真与试验研究

作　者: 朱德龙
导　师: 王浩
学　校: 南京理工大学
专　业: 兵器发射理论与技术
关键词: 小型固体火箭发动机内弹道斜切喷口三维射流数值仿真
分类号: V435
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 147次
引　用: 1次
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内容摘要

本文采用理论研究和试验验证的方法,对小型斜切喷管固体火箭发动机进行了初步研究。主要内容如下：(1)进行了火箭发动机内弹道试验研究,设计了同步测压方案,测量了喷喉处压力随时间的变化曲线,并拍摄了斜切喷口流场照片。(2)建立了考虑点火过程的固体火箭发动机内弹道数理模型,采用龙格库塔法进行了数值求解,数值计算结果与试验结果符合较好,并根据内弹道理论分析了数值计算结果。(3)采用Fluent商业软件,对斜切喷口三维可压缩流场进行了数值仿真。选择了适合求解小型固体火箭发动机斜切喷口流场的控制方程和湍流模型,采用分区技术生成计算网格,并设置了合适的边界条件。获得了不同斜切角度、不同工作压力条件下,斜切喷口流场特性,并进行了理论分析。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
1 引言  9-14
  1.1 课题研究背景与意义  9-10
  1.2 国内外研究动态  10-13
    1.2.1 固体火箭发动机内弹道性能研究动态  10-11
    1.2.2 固体火箭发动机喷口流场研究动态  11-13
  1.3 本文的主要工作及研究方法  13-14
2 小型固体火箭发动机试验研究  14-19
  2.1 概述  14
  2.2 压力测试系统  14-15
  2.3 试验装置  15-16
  2.4 火工品  16-17
  2.5 试验结果  17-18
  2.6 本章小结  18-19
3 小型固体火箭发动机内弹道数值模拟  19-30
  3.1 概述  19
  3.2 物理模型  19-21
    3.2.1 几何参数描述  19-20
    3.2.2 燃烧室物理过程描述  20-21
  3.3 小型固体火箭发动机内弹道特性  21
  3.4 基本方程  21-26
    3.4.1 基本假设  21
    3.4.2 内弹道方程组  21-26
  3.5 计算方法  26-28
    3.5.1 龙格-库塔法  26
    3.5.2 计算参数  26-27
    3.5.3 程序框图  27-28
  3.6 内弹道数值模拟结果分析  28-29
  3.7 本章小结  29-30
4 斜切喷口流场数值仿真  30-46
  4.1 概述  30
  4.2 控制方程  30-31
  4.3 湍流模型  31-36
    4.3.1 单方程模型  32-34
    4.3.2 标准k-ε模型  34
    4.3.3 RNGk-8模型  34-35
    4.3.4 可实现k-ε模型  35-36
  4.4 数值模拟方法  36-42
    4.4.1 计算区域及其离散化  36-39
    4.4.2 控制方程的离散化  39-42
  4.5 数值计算方法  42-43
    4.5.1 分离解法  42
    4.5.2 耦合解法  42-43
  4.6 边界条件  43-44
  4.7 流场初始化  44
  4.8 本章小结  44-46
5 斜切喷口流场数值仿真结果分析  46-61
  5.1 概述  46-47
  5.2 斜切喷口流场分析  47-60
    5.2.1 推力特性  47-50
    5.2.2 压力分布  50-54
    5.2.3 马赫数分布  54-56
    5.2.4 温度分布  56-60
  5.3 本章小结  60-61
结论  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-68

小型固体火箭发动机斜切喷口流场数值仿真与试验研究

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