收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

85%H_2O_2-PE固液火箭发动机工作过程研究

杜新  
【摘要】: 固液火箭发动机因具有低成本、高安全性和可靠性、灵活的能量管理和多次启动等优良特性,越来越受到国内外航天推进专家的重视。由于氧化剂和燃料的燃烧方式不同,固液火箭发动机工作过程和液体火箭发动机及固体火箭发动机有很大的区别。本文结合85%H_2O_2—PE固液火箭发动机试验,从以下几个方面比较系统地研究了固液火箭发动机的工作过程: 1.设计和建造了85%H_2O_2—PE固液火箭试验发动机和挤压式固液火箭发动机试验系统,并成功地进行了点火和再启动。 2.研究了85%过氧化氢氧化剂的催化分解性能、PE燃料的热解性能以及过氧化氢和PE燃料组合的能量特性。设计和加工了镀银镍丝催化室。通过大量的过氧化氢催化分解试验,确定了催化网的添加剂配方和处理工艺。过氧化氢和PE燃料组合的能量研究表明:发动机的比冲和特征速度与配比密切相关,与燃烧室压强关系不大。发动机理论最佳配比为8.1。提高过氧化氢浓度或在燃料中添加铝粉可以降低最佳配比,并提高发动机的比冲。 3.建立了PE燃料的熔化、热解、导热模型,应用动坐标系,结合燃料表面热环境,对具有液体层的PE燃料的熔化、热解和内部瞬态导热过程进行了模拟计算,计算的PE燃料退移速率与国外同类试验的测量结果符合较好。研究结果表明:对流热流是引起燃料热解气化的主要因素,PE熔化产生的液体层提高了燃料热解退移速率,但液体层厚度增加到一定程度时,对发动机工作稳定性有负面影响。 4.研究了85%H_2O_2—PE固液火箭发动机内部的燃烧与流动问题。采用PISO算法模拟了冷流状态下发动机的内流场和各种气体组分的相互掺混过程。建立了发动机内氧化剂气体和燃料热解气体的燃烧模型,并对不同配比条件和不同燃烧室结构的燃烧反应流进行了计算。计算结果分析表明:发动机在富燃状态下平均燃烧温度偏低,在接近理想配比的富氧状态下平均燃烧温度有所提高;加长补燃室可以大幅度提高发动机的平均燃烧温度,并促进氧化剂气体和热解气体的充分燃烧;燃烧室头部的富燃回流区对发动机的燃烧非常重要,去掉燃烧室头部突扩段后,氧化剂气体和燃料热解气体不能充分燃烧,发动机的平均燃烧温度大幅下降。 5.研究了管型药柱的85%H_2O_2-PE固液火箭发动机的内弹道性能和节流特性,分析了两台发动机的试验结果。研究结果表明:压强、推力和燃料退移速率随发动机工作时间增加而降低,氧化剂和燃料的配比升高;节 流时,发动机比冲降低。通过对两台发动机试验结果的分析,找出了试 验中氧化剂流量偏高、燃料退移速率和发动机性能偏低的原因,并提出 了具体的改进措施。 6.研究了85%HZOZ—PE固液火箭发动机的低频振荡燃烧现象。采用快速傅 立叶变换方法进行了试验发动机的压强振荡曲线频谱分析。确定了固液 火箭发动机燃烧过程的主要时滞为过氧化氢催化分解时滞,建立了氧化 剂供给系统与燃烧室耦合振荡燃烧模型,并利用静态分析方法研究了耦 合振荡产生的原因。利用一维耦合振荡模型模拟了不同工作条件下发动 机的低频耦合振荡燃烧。发现氧化剂的喷射压降大,发动机不易发生振 荡;反之,则易于振荡。另外,发动机振荡频率与过氧化氢催化分解时 滞有关。应用扰动分析确立了固液火箭发动机的稳定工作界限。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 龙玉珍;美国再次进行固液火箭发动机飞行试验[J];推进技术;1997年04期
2 胡建新,夏智勋,张钢锤;固液火箭发动机在空间发射上的应用前景[J];导弹与航天运载技术;2002年03期
3 廖少英;固液火箭发动机性能特征[J];上海航天;2004年05期
4 陈灏;胡春波;孙得川;杨玉新;;固体燃料热分解特性分析[J];固体火箭技术;2008年01期
5 邹德荣;国外固液火箭发动机用推进剂[J];飞航导弹;2001年11期
6 张研;汪亮;孙得川;卢鑫;;低密度聚乙烯的热解试验研究[J];固体火箭技术;2006年06期
7 高翔;胡春波;孙得川;何国强;杨玉新;;硝酸与固体燃料燃烧性能计算研究[J];固体火箭技术;2006年02期
8 孙得川;张研;王贺;刘上;汪亮;;固液火箭发动机中燃料热解速率的测量与分析[J];推进技术;2010年01期
9 刘上;孙得川;;固液发动机实验燃烧器的气固耦合传热计算[J];推进技术;2008年03期
10 张研;汪亮;孙得川;杜新;;固液火箭发动机燃烧稳定性试验(英文)[J];固体火箭技术;2010年03期
11 徐海江;用于低费用航天运输系统的固液火箭发动机[J];中国航天;1988年08期
12 孙得川;杜新;汪亮;;PE燃料热解过程对H_2O_2-PE固液发动机点火的影响[J];固体火箭技术;2006年05期
13 杜新,汪亮;H_2O_2-PE固液火箭发动机低频不稳定燃烧研究[J];固体火箭技术;2004年01期
14 王明鉴;杜新;何洪庆;谢丽宽;;燃烧室结构对固液火箭发动机燃烧与流动的影响研究[J];固体火箭技术;2005年04期
15 徐萌;田辉;;含扰流板结构的固液火箭发动机数值模拟[J];火箭推进;2010年06期
16 张研;汪亮;孙得川;卢鑫;;固液火箭发动机燃料LDPE热解产物分布研究[J];固体火箭技术;2007年01期
17 荣德刚;金保升;章名耀;;增压流化床燃烧和脱硫数学模型[J];东南大学学报(自然科学版);1992年S1期
18 张欣刚;任静;徐治皋;;湍流预混燃烧器燃烧自激振动的数值研究[J];燃气轮机技术;2007年03期
19 王启民;张小辉;王广涛;郎威;;秸秆及其致密成型块在链条锅炉中的试烧[J];生物质化学工程;2010年04期
20 朱浩;蔡国飙;;不同药型固液火箭发动机性能特点[J];航空动力学报;2011年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙得川;杜新;汪亮;;H_2O_2-PE固液火箭发动机点火过程[A];中国宇航学会2005年固体火箭推进第22届年会论文集(发动机分册)[C];2005年
2 张迪;单际国;陈武柱;任家烈;;NiAl金属间化合物反应堆焊过程燃烧反应机理的实验研究[A];第十一次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2005年
3 刘时涛;王宏刚;杜文莉;钱锋;;乙烯裂解炉燃烧传热的CFD模拟[A];2009中国过程系统工程年会暨中国mes年会论文集[C];2009年
4 刘连池;白晨;孙淮;;ReaxFF方法研究混合煤油的燃烧[A];第十届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2009年
5 刘杰平;程晓丽;王强;;混合气体复杂燃烧反应系统的CSP数据分析[A];计算流体力学研究进展——第十二届全国计算流体力学会议论文集[C];2004年
6 陈泽彦;;锅炉优化运行新理论炉膛温度和燃烧反应温差控制法[A];第八届锅炉专业委员会第二次学术交流会议论文集[C];2005年
7 肖睿;于烨;金保升;黄冬良;沙志强;;燃煤电站变煤质燃烧特性研究与评价[A];中国动力工程学会第三届青年学术年会论文集[C];2005年
8 郭俊明;刘贵阳;戴志福;李兴权;王宝森;;液相燃烧合成尖晶石型LiMn_2O_4和Li_4Mn_5O_(12)的初步研究[A];2006年全国功能材料学术年会专辑[C];2006年
9 张丽丹;韩春英;訾凤兰;郭坤敏;张兴英;;Cu-Mn-Zr-Ce-O氧化物在苯废气燃烧反应中催化活性的研究[A];第五届全国工业催化技术与应用年会论文集(下册)[C];2008年
10 李彦文;滕亚钢;柳进转;;钢壳体外表面激光刻槽工艺[A];中国工程物理研究院科技年报(1998)[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杜新;85%H_2O_2-PE固液火箭发动机工作过程研究[D];西北工业大学;2003年
2 夏强;固体燃料冲压发动机工作过程研究[D];南京理工大学;2011年
3 黄来;水泥分解炉内物理化学过程模拟和优化设计研究[D];华中科技大学;2006年
4 张超群;超细煤粉的燃烧机理与表面化学研究[D];上海交通大学;2007年
5 杨屹;基于场激发的Fe-Ti-C三元系燃烧行为研究[D];四川大学;2004年
6 黄倩;锂离子电池的热效应及其安全性能的研究[D];复旦大学;2007年
7 朱振峰;Ce_(1-x)Pr_xO_2纳米晶粉体的制备及其结构与性能的研究[D];陕西科技大学;2007年
8 郭健;固体燃料冲压发动机工作过程理论与试验研究[D];国防科学技术大学;2007年
9 邹兵林;Al-Ti-B_4C体系燃烧合成行为及钢基复合材料的制备[D];吉林大学;2009年
10 邢献军;常温空气无焰燃烧研究及其在燃煤锅炉煤改气中的应用[D];中国科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 诸毓武;固液火箭发动机燃烧室工作过程数值模拟[D];国防科学技术大学;2005年
2 陈灏;固液火箭发动机燃烧流动与燃面退移规律研究[D];西北工业大学;2007年
3 肖三霞;煤的热天平燃烧反应动力学特性的研究[D];华中科技大学;2004年
4 魏韬;固体燃料冲压发动机燃烧室流场理论研究[D];南京理工大学;2012年
5 周瀚章;乙烯裂解炉辐射段的三维数值模拟研究[D];北京化工大学;2007年
6 龙战军;高炉风口回旋区的模拟计算与实验研究[D];重庆大学;2006年
7 孟庆媛;分层充量压燃燃烧及排放机理多维数值模拟研究[D];天津大学;2008年
8 宁靖卫;多重射流气相燃烧反应器内三维流场的数值模拟研究[D];华东理工大学;2012年
9 单亮;生物质气置换燃烧反应试验研究[D];华北电力大学(北京);2009年
10 廖坚;煤焦颗粒燃烧特性实验和数值模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;学点灭火常识 小火自己就搞定[N];成都日报;2004年
2 李华;炼铁新工艺前景及最低碳耗潜能[N];世界金属导报;2004年
3 ;模型优化带来工艺和操作“双优化”[N];中国冶金报;2007年
4 姚耀富 扬子石化公司;更重要的是消除“水下冰山”[N];中国安全生产报;2009年
5 记者 阿贵 通讯员 谢佳;注意识别真假蚕丝棉被[N];云南经济日报;2006年
6 李丽茹;六方氮化硼基陶瓷[N];广东建设报;2003年
7 本报记者 于济洋 特约记者 郭强;心系我国水泥事业的实干家[N];中国建材报;2006年
8 伍明辉;自燃烧制备复合氧化物功能陶瓷技术[N];广东建设报;2006年
9 晓琳;燃料电池技术研究方兴未艾[N];中国电力报;2005年
10 顾云平 周卫红;纳米二氧化硅制备技术有突破[N];中国化工报;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978