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《国防科学技术大学》 2010年
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尾部点火双推力发动机点火过程研究

樊超  
【摘要】:固体发动机点火过程由于其复杂性一直是发动机研究中的难点问题。本文以尾部点火双推力发动机为研究对象,主要采用理论分析和数值仿真方法,从尾部点火过程装药表面传热模型与模型参数辨识、燃气填充与火焰传播、发动机点火瞬态特性、点火增压过程装药结构完整性以及尾部点火器设计等方面,对尾部点火双推力发动机点火瞬态过程进行了系统深入的研究,探索了提高尾部点火性能的技术途径,为尾部点火器和双推力发动机优化设计提供了理论基础和技术途径。 改进了装药表面传热模型,使之适用于尾部点火装药表面传热过程。在传统燃气对流传热和辐射传热模型基础上,引入邻近已燃区域对未燃区域的附加火焰辐射传热模型来描述尾部点火过程装药表面热流密度。 引入并改进了遗传算法,使其适用于固体发动机点火瞬态过程模型参数辨识问题,实现了尾部点火传热模型参数精确辨识。通过采用拉丁超立方分层抽样方法生成遗传种群、修改个体优劣比较准则和在可行解域中引入不可行解比例等策略,增强了算法的全局寻优能力,提高了算法收敛速度和参数辨识精度。 对尾部点火双推力发动机点火过程瞬态特性进行了研究,探讨了提高尾部点火性能的技术途径。分析了燃气填充燃烧室过程内流场瞬态特性和两级装药表面火焰传播过程,研究了点火药量、堵盖打开压强、推进剂性质、环境初温和级间间隙结构尺寸等设计参数对双推力发动机尾部点火性能的影响,给出了不同初温条件下点火药量和堵盖打开压强的合理选择范围。 对尾部点火双推力发动机点火增压过程药柱力学响应特性进行了研究。分析了点火瞬态增压过程装药结构完整性,比较了均匀分布和非均匀分布内压载荷作用下药柱的力学响应特性,探讨了点火增压过程药柱应力与应变之间、应变速率与加载速率之间、压强与应变之间的关系。 提出并验证了尾部点火药量理论计算方法。与传统点火药量经验公式相比,本文方法以固相点火理论和传热学理论为理论根基,以系统点火延迟时间为设计变量,同时强调公式的理论性及其设计参数的完整性,使得点火药量计算公式具有较宽的适用范围和良好的药量估算精度。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:V435.1

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【参考文献】
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10 张文超;SQ灭火剂在自动灭火系统中的应用研究[D];南京理工大学;2003年
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