舰船排气红外抑制装置实验研究和数值模拟

论文摘要

随着红外制导武器的发展,抑制舰船排气的红外辐射对提高舰船作战时的生命力意义重大,安装红外抑制装置是降低舰船排气红外辐射特性的主要手段。因此,研究舰船排气红外抑制装置的流动及换热规律进而预测其红外辐射特性有重要意义,这些研究可为红外抑制装置的优化设计提供依据,对我国海军装备的发展和国防建设具有重要意义。本文采用实验研究和数值计算相结合的方法,对不同几何结构的舰船排气红外抑制装置进行研究。以红外抑制装置的优化设计为出发点,研究了喷管几何结构形式、混合管形式、喷管和混合管之间间距以及其它因素对系统引射性能的影响关系。本文以GB/T1236-2000为依据,搭建冷态实验台,对不同几何结构和安装尺寸的红外抑制装置的引射比、静压损失和风室负压进行精确测量。作者参与了热态条件下舰船排气红外抑制装置的实验测量,热态实验获得了不同模型在不同安装尺寸下的热力和气动参数,得到装置出口截面的速度温度分布情况。通过对冷、热态实验的引射比进行比对分析,得到通过模型冷态实验预测热态条件下引射比的方法。在此基础上,利用Fluent软件对红外抑制装置进行数值计算,研究红外抑制装置内部流场情况。将实验和数值计算得到的结果进行比对分析,为红外抑制装置的优化设计和抑制效果评估提供可靠的理论依据和实验样本资料。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 舰船排气系统红外抑制研究情况概述
• 1.3 排气引射红外抑制装置的性能要求和评价指标
• 1.3.1 性能要求
• 1.3.2 性能评价指标
• 1.4 研究的主要内容与工作
• 第二章 红外抑制装置模型冷态实验研究
• 2.1 实验目的
• 2.2 实验意义
• 2.3 实验模型介绍
• 2.3.1 喷管介绍
• 2.3.2 多环气膜冷却混合管
• 2.4 实验装置
• 2.5 测量仪器
• 2.5.1 温度测量
• 2.5.2 压力测量
• 2.6 流量的确定
• 2.6.1 实验环境的测定
• 2.6.2 锥形进口
• 2.6.3 文丘里喷管
• 2.7 实验内容
• 2.8 实验结果及分析
• 2.8.1 次流流量、系统流动损失、风室静压随主流流量的变化关系
• A 对引射器性能的影响'>2.8.2 喷管出入口面积比r_A对引射器性能的影响
• 2.8.3 喷管混合管间距L * 变化对红外抑制装置性能的影响
• s 、风室负压对红外抑制装置性能的影响'>2.8.4 次流进口截面积A'_s、风室负压对红外抑制装置性能的影响
• 2.8.5 混合管A 和混合管B 性能比较
• 2.8.6 扭转喷管和直喷管性能比较
• 2.9 本章小结
• 第三章 红外抑制装置模型热态实验研究
• 3.1 实验目的
• 3.2 实验装置
• 3.2.1 热风洞实验台介绍
• 3.2.2 测点布置
• 3.2.3 测量系统
• 3.2.4 测量仪器
• 3.3 数据处理过程
• 3.4 测试结果及分析
• 3.4.1 喷管、混合管出口截面压力、速度、温度分布
• 3.4.2 修正的引射比
• 3.4.3 阻力特性曲线
• 3.5 本章小结
• 第四章 红外抑制装置数值模拟研究
• 4.1 数学模型和控制方程
• 4.1.1 质量守恒方程
• 4.1.2 动量守恒方程
• 4.1.3 紊流模型
• 4.1.4 壁面低雷诺数区域的处理方法
• 4.1.5 压力校准方程
• 4.1.6 离散方式
• 4.1.7 线性化处理
• 4.1.8 线性方程组求解
• 4.2 网格生成
• 4.3 边界条件设置
• 4.4 计算结果及分析
• 4.4.1 各级气膜缝隙流速和流量分配情况
• 4.4.2 不同主流流量下红外抑制装置的性能参数
• A 喷管模型计算结果'>4.4.3 不同面积比r_A喷管模型计算结果
• 4.4.4 不同风室负压对红外抑制装置性能的影响
• 4.4.5 垂直于轴向不同位置截面轴向速度分布情况
• 4.5 本章小结
• 第五章 全文总结及展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间公开发表和已录用的论文