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节流式燃氧分离固体发动机准一维内弹道数值研究 被引量：2
1
作者 王立民 王富祺 +4 位作者 王志邦 王英男 王革 关奔 周星 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期85-101,共17页
本文建立了用于计算节流式燃氧分离固体发动机内弹道的准一维数值模型。节流式燃氧分离固体发动机通过改变富燃燃烧室和富氧燃烧室之间的节流阀开口半径来实现其推力的调节。数值模型采用简化的反应机理来描述化学非平衡过程,且考虑了... 本文建立了用于计算节流式燃氧分离固体发动机内弹道的准一维数值模型。节流式燃氧分离固体发动机通过改变富燃燃烧室和富氧燃烧室之间的节流阀开口半径来实现其推力的调节。数值模型采用简化的反应机理来描述化学非平衡过程,且考虑了燃烧室中的质量添加、壁面摩擦和推进剂燃面退移过程。利用该数值模型展示了节流式燃氧分离固体发动机的内部流动参数分布和工作性能.发动机稳定工作状态结果显示,当节流阀开度半径由10.5mm调节至1.4mm时,发动机推力由121.82N增加至250.60N,推力提升了206%,验证了节流式燃氧分离固体发动机概念的可行性.流动参数也表明节流阀的调节作用仅在阀门开度较小时才得以充分体现.发动机动态工作过程结果显示,在调节阀停止作动时,节流式燃氧分离固体发动机性能会产生负调现象,因而需要对发动机采取额外的保护措施.对节流式燃氧分离固体发动机调节能力的理论预测发现,发动机的推力调节能力受限于富燃燃烧室压力和初始质量流量比,需要在多个参数之间进行权衡以实现合理的推力调节比.最后对推进剂的布置方式进行了初步探讨结果表明,燃氧推进剂布置下发动机的推力调节能力优于氧燃推进剂布置。 展开更多
关键词 固体发动机 化学非平衡 燃烧室压力 阀门开度 质量流量比 流动参数 节流阀开度 准一维
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节流式燃/氧分离发动机准一维内弹道数值研究
2
作者 王革 王志邦 +3 位作者 王富祺 关奔 王立民 宁浩然 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期134-153,共20页
针对节流式燃/氧分离发动机建立非定常准一维内弹道数值模型和性能调控机理关系式,以对发动机推力调控过程进行预示。数值模型考虑燃烧室中的燃气注入、壁面摩擦和推进剂燃面退移,采用有限速率化学反应模型描述化学非平衡过程。利用该... 针对节流式燃/氧分离发动机建立非定常准一维内弹道数值模型和性能调控机理关系式,以对发动机推力调控过程进行预示。数值模型考虑燃烧室中的燃气注入、壁面摩擦和推进剂燃面退移,采用有限速率化学反应模型描述化学非平衡过程。利用该数值模型,计算得到了节流式燃/氧分离发动机的调控性能参数及内部流动参数分布情况。结果显示,当流量调节阀喉部半径由2.89 mm调节至1.65 mm时,发动机推力可由105.09 N增至432.18 N,推力提升至调节前推力的411.25%,验证了节流式燃/氧分离发动机的推力调控能力。发动机在流量调节阀作动过程中出现负调现象,调节阀作动速度越大,负调量越大,但性能参数的响应时间越短。发动机性能调控影响因素分析表明:推进剂压力指数增大和喷管喉部半径减小均有助于节流式燃/氧分离发动机性能调控能力的提升,从而提出了喷管可调的节流式燃/氧分离发动机方案。其工作过程的仿真结果表明:在特定的推力调节比要求下,减小喷管喉部半径能够有效降低富燃燃烧室承压水平,为发动机性能调控提供更多可行方案。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 燃/氧分离发动机 准一维内弹道 推力调控 性能调控机理
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节流式燃/氧分离组合固体火箭发动机动态工作过程数值研究
3
作者 王革 杨铭 +2 位作者 王富祺 杨帅 关奔 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期181-187,共7页
利用商业软件ANSYS Fluent对节流式燃/氧分离组合固体火箭发动机动态工作过程进行数值研究,揭示该发动机基本动态工作过程以及节流阀作动速度的影响。结果表明,节流阀作动会导致发动机富氧燃烧室压强、节流阀出口质量流量以及发动机推... 利用商业软件ANSYS Fluent对节流式燃/氧分离组合固体火箭发动机动态工作过程进行数值研究,揭示该发动机基本动态工作过程以及节流阀作动速度的影响。结果表明,节流阀作动会导致发动机富氧燃烧室压强、节流阀出口质量流量以及发动机推力出现负调现象;节流阀作动速度差异不影响发动机调节后的稳定工作状态;随着节流阀作动速度增大,发动机达到稳定工作状态所需时间逐渐缩短,实现性能调控的响应速度增快,但发动机各参数负调量也随之增大,从而增加了发动机发生振动的风险。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 燃/氧分离发动机 动态调节过程 数值模拟
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节流式燃/氧分离组合固体发动机推力性能调节数值研究
4
作者 王革 杨铭 +2 位作者 王富祺 关奔 王立民 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期35-43,共9页
节流式燃/氧分离组合固体发动机将燃烧室分为富燃燃烧室和富氧燃烧室,采用富燃固体推进剂和富氧固体推进剂串联装填的形式,在两个燃烧室中间增加节流阀,通过调节节流阀开度实现推力调节。利用商业软件对节流式燃/氧分离组合固体发动机... 节流式燃/氧分离组合固体发动机将燃烧室分为富燃燃烧室和富氧燃烧室,采用富燃固体推进剂和富氧固体推进剂串联装填的形式,在两个燃烧室中间增加节流阀,通过调节节流阀开度实现推力调节。利用商业软件对节流式燃/氧分离组合固体发动机在节流阀流道半径不同时的工作状态进行模拟,研究节流式燃/氧分离组合固体发动机的工作特性,获得节流式燃/氧分离组合固体发动机燃气流动和掺混特征,揭示节流式燃/氧分离组合固体发动机推力调节机理以及节流阀流道半径对节流式燃/氧分离组合固体发动机燃烧效率的影响规律。研究发现:节流阀流道开度(即节流阀流道半径R)减小可增大发动机推力;随着节流阀开度的减小,节流阀出口燃气马赫数随之增大,而发动机燃烧效率却出现先增大后减小的规律,当节流阀出口燃气流动达到临界状态时发动机燃烧效率出现最大值。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 燃/氧分离发动机 推力调节 燃烧效率
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