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《国防科学技术大学》 2001年
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液体火箭发动机燃烧稳定性理论、数值模拟和实验研究

黄玉辉  
【摘要】:本文结合非平衡热力学、小波分析、非线性动力学等非线性学科,建立燃烧稳定性理论模型,发展两相喷雾燃烧非定常数值模拟程序,利用激光测粒系统,发动机高频热试系统等测试手段,重点围绕液体推进剂的化学动力学过程,对燃烧不稳定进行了较为系统的理论、仿真和实验研究。 ●建立非线性场振子模型,比较燃烧速度对压力导数前三项系数的作用。 ●提出均匀反应器声振模型。发现燃烧区的传热是燃烧过程的Hopf分岔参数:化学动力学过程也具有频率选择、频率牵引和非线性激发的特点。 ●建立时空作用模型。提出不同声振模式之间的竞争与合作概念。发现若非线性互饱和系数较小,各振型共同分享振动能量;否则,只能有一个主振型振荡。 ●用非平衡热力学分析燃烧不稳定。结果表明由扩散控制的蒸发过程不可能包含振荡激励机理。得到燃烧稳定性一般热力学判据。 ●数值研究燃烧室的一维非线性声学。发现压力和速度主要体现声特征,熵和组分主要体现流特征,而密度和温度既体现声特征又体现流特征。 ●用EBU模型三维数值研究气相湍流火焰。EBU模型不包含燃烧振荡机理。结果表明用包含着火和灭火过程的EBU模型可以产生燃烧振荡,但不会持续太久。 ●用简化多步化学反应动力学数值研究气相火焰。发现高活化能的预混火焰比扩散火焰容易产生振荡,但振荡难以持久。 ●用简化多步化学反应动力学数值研究液氧/煤油,气氧/煤油/气氢,和液氧/气氢喷雾火焰。自激燃烧振荡形成极限环。增加气氢占燃料的质量比,增加气氧的喷射速度都有助于提高燃烧稳定性。提出判定燃烧不稳定敏感区的方法。喷嘴附近温度适中的预混区为燃烧振荡提供了能量。 ●实验发现并研究YF-75发动机同轴离心式喷嘴的自激振荡。这是中心气涡与气体通道中的气流共振的结果。对喷雾的滴径分布和喷嘴下游的流强分布产生重要影响。 ●用充填,气动噪声,脉冲枪和扩音器实验研究燃烧室的各种声学响应。实验研究液氧/气氢/煤油三组元两工况发动机在不同结构和工作条件下的燃烧稳定性。发现氢气的加入对烃/氧燃烧稳定性的提高不是绝对的。 ●提出判定燃烧不稳定激励机理的实验方法,并提出第三种燃烧不稳定控制方法。
【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】:2001
【分类号】:V434

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【引证文献】
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2 李海燕;旋转燃烧室燃烧性能数值模拟研究[D];西北工业大学;2007年
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【参考文献】
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【共引文献】
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5 赵云;心律失常的心电监护与辅助诊断系统[D];郑州大学;2010年
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7 李卫鹏;正交小波变换支持向量数据描述方法在故障诊断中的应用研究[D];郑州大学;2010年
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9 李萌;主动式动力消振器研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 郭洋;基于嵌入式零树图像压缩编码方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
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10 张亚林;高速旋转固体火箭发动机内流场研究[D];南京理工大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 吴雄;固体发动机燃气二次喷射理论与试验研究[D];国防科学技术大学;2007年
8 胡凡;镁基燃料水冲压发动机理论分析与试验研究[D];国防科学技术大学;2008年
9 宋志兵;固液混合火箭发动机工作过程研究[D];国防科学技术大学;2008年
10 王德全;固体火箭冲压发动机补燃室粒子沉积与绝热层烧蚀过程研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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【相似文献】
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1 沈利宾  殷秀峰;谭永华:冲天动力蕴心间[N];中国航天报;2004年
2 张美书;我国新型高压组合件试验系统建成投产[N];中国航天报;2010年
3 本报记者 韩富斌冯晓荣 通讯员 殷秀峰 沈利宾;金牌动力陕西造[N];陕西日报;2007年
4 记者 韩富斌通讯员 杨华;打造更可靠更有力的航天动力[N];陕西日报;2008年
5 李林;环保火箭研制获突破性发展[N];中国航天报;2000年
6 记者 韩富斌 通讯员 殷秀峰 李云霞;航天六院自主研发打造可靠有力的航天动力[N];陕西日报;2009年
7 汪明发;精心编织质量保护网[N];中国航天报;2006年
8 本报记者 钱静华;朱森元:爱国志向和火箭一同攀升[N];常州日报;2010年
9 本报记者 韩富斌通讯员 沈利宾;我助“嫦娥”奔月宫[N];陕西日报;2007年
10 本报通讯员 杨军;痴情在航天[N];陕西日报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 刘洪刚;液体火箭发动机智能故障诊断理论与策略研究[D];国防科学技术大学;2002年
2 魏鹏飞;可重复使用液体火箭发动机智能减损控制方法研究[D];国防科学技术大学;2005年
3 王华伟;液体火箭发动机可靠性增长管理研究[D];国防科学技术大学;2003年
4 陶玉静;液体火箭发动机响应特性研究及稳定性的非线性分析[D];国防科学技术大学;2006年
5 黄玉辉;液体火箭发动机燃烧稳定性理论、数值模拟和实验研究[D];国防科学技术大学;2001年
6 程玉强;可重复使用液体火箭发动机关键部件损伤动力学与减损控制方法研究[D];国防科学技术大学;2009年
7 刘琦;液体火箭发动机可靠性增长试验评定方法研究[D];国防科学技术大学;2003年
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1 郑威;液体火箭发动机基于定性模型的故障诊断方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
2 李斌;液体火箭发动机结构可靠性设计与分析[D];国防科学技术大学;2006年
3 杨晶晶;基于非线性理论的液体火箭发动机稳定性分析方法研究[D];国防科学技术大学;2006年
4 冯斌;液体火箭发动机试验数据处理方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
5 黄会娣;液体火箭发动机模态区间仿真及故障检测[D];哈尔滨工业大学;2007年
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10 宁江凡;液体火箭发动机无失效条件下的可靠性评估方法研究[D];国防科学技术大学;2005年
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