液体火箭发动机烧蚀冷却推力室室壁温度响应的计算

本文对液体火箭发动机烧蚀冷却推力室的冷却机理进行了分析,较为全面地考虑了影响温度场的主要因素,利用六点中心差分建立了离散数学模型,并对室壁温度响应进行了计算,得到了烧蚀速率和侵蚀速率等。所得结果可供设计推力室时参考。     

液体火箭发动机推力室烧蚀冷却的近似计算及初步的实验研究

一、概述就目前来说,火箭发动机推力室所采用的烧蚀冷却材料,归纳起来有三种类型:<1>表面烧蚀型——本型的典型材料如石墨。这种材料的烧蚀过程发生在材料与燃气的交界上。当材料的壁面温度达到材料的升华温度(如石墨为3600℃)时,材料就开始烧蚀(升华)。燃气与材料的界面随着时间的延长逐渐向材料的内部移动。材料经烧蚀后不遗留任何残留物。因为烧蚀过程始终发生在燃气与材料的界面上,所以称这类材料为     

液体火箭发动机碳/碳复合材料喷管烧蚀分析

对液体火箭发动机碳／碳复合材料喷管的烧蚀过程进行研究。理论模型包括固相和气相守恒方程。气相湍流反应边界层流动应用质量加权平均控制方程分析，喷管壁温分布由非稳态传热方程进行数值计算获得。分析了推进剂混合比、液膜冷却量、燃烧室压力、壁面材料的密度对烧蚀速率的影响。     

有关烧蚀复合材料某些热分解参数的实验研究

本文对高硅氧—酚醛树脂模压材料和石棉—酚醛树脂模压材料(5-Ⅱ~#)进行了实验研究,确定了材料开始分解的温度和分解结束的温度,分解过程中材料密度的变化以及材料的相对分解速率函数等。为了便于电子计算机计算,用最小二乘法将密度和相对分解速率函数拟合成一些近似公式。文章中提供的数据及公式可以作为进行材料烧蚀计算的根据。     

“761”主发动机喷管喉部烧蚀对其内弹道性能影响之分析

本文着重分析了“761”主发动机进入“稳态”工况后,喉部烧蚀对其内弹道性能的影响。推导了因烧蚀引起的发动机的压力和推力随时间变化的关系式,并将由该式得到的计算值与试验结果进行了比较和讨论。     

小推力液体火箭发动机燃烧与传热数值仿真研究

针对边区液膜冷却型小推力液体火箭发动机,引入VOF模型模拟冷却液膜,使用数值仿真手段计算了发动机推力室突扩构型对燃烧效率与传热特性的影响.对比可见计算结果是可靠的,计算表明无量纲台阶高度H*从0.111增加到0.222,燃烧效率增加0.35个百分点、燃烧效率随无量纲台阶长度L*增加变化较小、另外传热特性受H*与L*的影响都不大.这表明在扩张型推力室中,燃烧效率下降的主要原因是壁面附近的气态MMH无法与氧化剂有效混合.     

气氧/煤油发动机水冷推力室壁热分析

针对气氧／煤油地面试验发动机的热防护问题，采用非定常三维壁温分布模型为主体的分析模型，对槽道式水冷推力室壁温特性进行了计算分析。燃气流与冷却水流采用一维流动模型计算。应用有限差分方法确定了燃气与室壁的换热热流、推力室壁温分布，给出了壁温随时间变化的规律，讨论了冷却水流量对壁温的影响。     

液体火箭发动机推力室辐射冷却的理论计算及主要设计参数对平衡热流强和平衡室壁温度的影响

本文介绍了一种计算辐射冷却的理论方法。该方法适合在电子计算机上进行计算。利用本文介绍的计算方法,进行了大量的计算,得出了理论计算曲线。从设计液体火箭发动机辐射冷却推力室的角度分析了主要设计参数,如余氧系数、燃烧室压力、室壁厚度以及外涂层黑度等对平衡热流强和平衡温度的影响。提出了如何选择这些参数的建议。     

辐射冷却推力室的比冲损失计算

由于外壁面的高温(1600K～1900K)条件,辐射冷却的推力室向外散失大量的热量。这一热量的散失,必然引起发动机比冲的损失。到目前为止,尚未看到这方面的计算方法。本文通过分析建立了计算内冷却(即有膜冷却)条件下的内部过程和考虑辐射热的外部过程所引起的比冲损失的公式。这些公式可在设计计算和性能估算时使用。     

不同射速对身管内壁烧蚀的影响

为了研究自动武器身管在不同射速条件下的熔化烧蚀状况,利用有限元的方法,用Abaqus软件建立身管的瞬态传热模型。基于传热学的理论,在射速分别为300发/min、400发/min以及600发/min状态下对身管的对流传热进行模拟仿真,得到身管内壁表面在发射过程时的温度。然后建立身管烧蚀模型,再根据所建立的烧蚀模型计算出身管内壁烧蚀的厚度。对比在不同射速下身管的烧蚀情况,得出身管内壁的烧蚀规律。上述研究为合理安排射速以及身管寿命预测提供了有益的参考。     

烧蚀材料对辐射烧蚀驱动的Richtmyer Meshkov不稳定性影响

在惯性约束聚变靶丸内爆过程中,辐射烧蚀所产生的冲击波经过带有扰动的界面时,会触发Richtmyer-Meshkov不稳定性。惯性约束聚变内爆靶丸一般使用掺杂的CH塑料或者掺杂的Be材料作为烧蚀层,为了探索Be和CH塑料烧蚀层对Richtmyer-Meshkov不稳定性抵抗能力,对界面预制单模正弦扰动的双层靶中Richtmyer-Meshkov不稳定性发展过程进行了理论分析与数值模拟。理论分析认为Richtmyer-Meshkov不稳定性线性增长率和X射线辐射温度、界面扰动波长、扰动振幅以及烧蚀层密度有较大关系。使用辐射流体力学程序对辐射温度高达100 eV的黑体谱X射线烧蚀界面带有扰动的双层靶进行了模拟。模拟结果表明,在相同的辐射烧蚀条件下,CH塑料/泡沫(CH/Foam)靶界面扰动增长比Be/Foam快,密度较大的Be对Richtmyer-Meshkov不稳定性具有更强的抵抗能力。该研究结果对惯性约束聚变内爆靶丸的设计具有重要的参考价值。     

导轨式电磁发射装置轨道抗烧蚀技术初步研究

针对导轨式电磁发射装置的烧蚀现象,研究了沟槽烧蚀、刨削烧蚀、转捩烧蚀以及炮口电弧烧蚀等四种典型烧蚀原因及其抑制措施,并利用30 mm口径导轨式电磁发射装置原理样机进行了试验研究。结果表明:通过良好的电枢-轨道结构和材料的匹配设计,以及脉冲储能电源的输出电流波形控制,可以有效抑制轨道烧蚀现象。     

耐电弧烧蚀钨铜复合材料的研究综述

根据钨铜复合材料近期的研究进展,分析了钨铜复合材料作为轨道抗电弧烧蚀材料在电磁发射领域的应用前景。针对钨铜复合材料目前存在的主要问题,提出了掺杂强化、细化晶粒及致密化工艺是提升钨铜复合材料耐电弧烧蚀性能的主要方法。     

基于采样点局部密度的径向基函数核宽度确定方法及其在装备设计中的应用范例

固体火箭发动机是导弹的核心系统,为了提高固体火箭发动机的设计效率,将代理模型技术引入发动机的装药设计中.为在径向基代理模型中得到较好的近似能力,分析了径向基函数核宽度的物理意义及其对近似能力的影响,指出已有直接确定方法的不足.提出一种样本点的局部密度的计算方法,并基于采样点局部密度提出了一种核宽度的直接确定方法.数值实验验证了该方法在样本点均匀分布和非均匀分布的情况下均可以得到很好的近似效果.最后将改进的序列近似优化方法用于固体火箭发动机装药设计中,有效提高了发动机的设计效率.     

泰氟隆烧蚀产物对电子密度的影响

采用WNND格式,对有泰氟隆烧蚀产物引射的化学非平衡NS方程进行了数值模拟。采用7组元纯空气化学反应和19组元、28种反应的空气—泰氟隆化学反应系统,对照计算了壁面有泰氟隆烧蚀产物引射和纯空气绕流两种流场,研究了泰氟隆烧蚀产物对电子密度的影响。     

碳-酚醛材料烧蚀热解对再入流场特性影响的数值计算

数值模拟存在碳-酚醛材料烧蚀的高超声速再入流场,分析烧蚀和热解对流场热化学参数、电子数密度分布等的影响。采用19组元双温度的热化学模型,耦合热化学非平衡流Navier-Stokes方程组和烧蚀壁面边界条件,进行定常烧蚀流场求解;通过对比无烧蚀、非催化和辐射平衡壁温条件下的流场分析烧蚀的影响;讨论了壁面处碳-酚醛材料热解产物化学组成的确定方法,研究了不同热解率的影响。以RAM-C球锥的两个典型飞行条件(速度7.65km/s、高度61km和71km)为代表的研究表明:最主要的烧蚀热解产物是CO、H2、H,烧蚀产物和烧蚀的影响均局限于边界层内;烧蚀使原子和离子组元含量下降,当离子组元含量峰值出现在边界层内时,烧蚀使电子数密度峰值下降;随热解率增加烧蚀影响程度增强,烧蚀在后身区影响范围大于头部区,随飞行高度增加烧蚀影响范围扩大。     

三维石英纤维增强氮化物基复合材料的烧蚀性能及显微结构

采用先驱体转化法制备了三维石英纤维增强氮化物基复合材料(3D SiO2f/Si3N4-BN),用等离子射流烧蚀方法研究了复合材料的烧蚀性能,运用扫描电镜及能谱仪对烧蚀表面微观形貌进行了观察和分析。结果表明氮化物基复合材料在高压高热流等离子体烧蚀下线烧蚀率为0.91mm/s,石英纤维熔融并被吹除带走了大量的热量,熔融层抑制了基体的机械剥蚀。基体由于强度高、升华温度高,延缓了熔融层的吹除,表明氮化物基复合材料是一种良好的耐高温烧蚀透波材料。     

线膛火炮烧蚀弹道解法

以烧蚀火炮的阳线磨损曲线和一种挤进压力计算方法为基础 ,建立了考虑弹带挤进过程的内弹道模型。该模型可对不同磨损程度的火炮进行内弹道计算 ,能够较好地反映火炮内弹道性能随内膛磨损程度不同而变化的特征。     

姿控发动机脉冲工作的管路瞬变特性

采用有限差分格式的特征线方法 ,对某姿控推进系统发动机真实推进剂管路在脉冲工作情况下的瞬变特性进行了数值研究 ,对影响发动机多次脉冲启动的重要参数进行了定量计算 ,对比分析了试验结果与计算结果的一致性。说明该方法可方便地对包括许多管路、阀门和推力室的复杂系统进行动态性能分析 ,所得结果对于液体火箭发动机管路工程设计具有重要参考价值     

炮管内膛烧蚀磨损现象的分析

目前国内外对火炮身管寿命的研究表明,火炮身管疲劳寿命低的问题已基本解决,而烧蚀磨损寿命已成为影响其寿命的主要因素。就此介绍了身管烧蚀磨损的特征和危害,并且分析了造成这些特征和危害的原因,最后就解决这些问题提出了相应的措施。