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(jié)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(jié)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(dāng)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(chǔ)上應(yīng)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(nèi)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(xué)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(zhì)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(jié)果與實驗結(jié)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(xué)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(nèi)徑對點火過程的影響。研究結(jié)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(zhì)量流率及溫度和較高的點火藥燃氣總質(zhì)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(zhì)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(nèi)徑越大，則點火延遲時間越長;突擴臺階后回流區(qū)內(nèi)的MMA氣體的貯存和再燃燒，是點火器工作結(jié)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(guān)鍵。

5、>　　設(shè)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(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。實驗得到的壓強-時間曲線與和數(shù)值計算結(jié)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(dāng)?shù)厝妓俚淖兓厔菖c實驗結(jié)果一