整装式液体发射药燃烧推进实验及数值计算

论文摘要

本文以整装式液体发射药火炮（BLPG）为工程背景，开展含能液体燃烧推进的实验和理论研究，探索整装式液体药燃烧稳定性的控制方法。主要内容如下：设计了小口径整装式液体发射药燃烧推进的模拟装置，以及五种不同尺寸的渐扩型药室和圆柱形药室，采用OTTO-Ⅱ进行了实验研究。探讨了渐扩型结构以及多孔介质对整装式液体药燃烧稳定性的影响，结果表明：采用渐扩型燃烧室能够较好地控制整装式液体发射药燃烧推进过程中的不稳定性，实现可再现的燃烧过程。在分析国外整装式液体发射药火炮内弹道模型的基础上，结合本次实验，建立了一种分阶段的零维内弹道模型，理论计算结果与实验数据吻合较好，可用于指导BLPG的内弹道设计。建立了整装式液体发射药燃烧推进的两维轴对称多相流模型，应用FLUENT软件对整装式液体药的燃烧推进过程进行了数值模拟，通过对燃烧过程中密度分布、温度分布、压力分布以及速度分布的分析，揭示出整装式液体发射药燃烧推进过程的一些主要特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 整装式液体发射药火炮的实验研究
• 1.2.3 整装式液体发射药火炮内弹道理论研究
• 1.3 本文主要工作
• 2 整装式液体发射药燃烧推进的实验研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验装置及测试系统
• 2.2.1 实验装置
• 2.2.2 测试系统
• 2.3 整装式含能液体在圆柱形药室中燃烧的实验现象
• 2.4 整装式含能液体在渐扩型药室中燃烧的实验现象
• 2.4.1 三级渐扩型药室
• 2.4.2 四级渐扩型药室
• 2.4.3 渐扩型药室尺寸对燃烧再现性的影响
• 2.5 多孔介质控制整装式液体药燃烧的实验结果
• 2.6 整装式含能液体燃烧稳定性的讨论
• 2.7 本章小结
• 3 整装式液体发射药燃烧推进的零维模型
• 3.1 引言
• 3.2 物理模型
• 3.3 数学模型
• 3.3.1 化学反应速率
• 3.3.2 分阶段内弹道方程
• 3.4 数值模拟结果与分析
• 3.4.1 圆柱形药室中的计算结果
• 3.4.2 渐扩型药室中的计算结果
• 3.5 本章小结
• 4 整装式液体发射药燃烧推进的两维轴对称模型及数值模拟
• 4.1 引言
• 4.2 物理模型
• 4.3 数学模型
• 4.3.1 连续性方程
• 4.3.2 动量守恒方程
• 4.3.3 能量守恒方程
• 4.3.4 状态方程
• 4.3.5 湍流基本方程
• 4.4 FLUENT中模型的比较与选择
• 4.4.1 湍流模型
• 4.4.2 多相流模型
• 4.4.3 燃烧模型
• 4.4.4 动网格技术
• 4.4.5 用户自定义函数
• 4.5 模型的建立及求解过程
• 4.6 圆柱形药室中的模拟结果
• 4.6.1 密度分布
• 4.6.2 温度分布
• 4.6.3 压力分布
• 4.6.4 速度分布
• 4.7 渐扩型药室中的模拟结果
• 4.7.1 密度分布
• 4.7.2 温度分布
• 4.7.3 压力分布
• 4.7.4 速度分布
• 4.8 本章小结
• 5 结束语
• 5.1 工作总结
• 5.2 问题与展望
• 参考文献