脉冲式火箭发动机工作过程的数值分析+文献综述(7)
时间:2017-03-16 21:33 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
力曲线呈下降趋势，说明在整个点火燃气冲击发动机流场的过程中，起始点火压力波 最大，对发动机内流场和推进剂的影响也最大，在第一次压力波峰过后，发动机内流 场逐渐趋于稳定。 图3.10 监测点6处燃气压力时间曲线 3.4.1 点火初期燃烧室内流场 点火初期各时期压力云图、温度云图和流场图分别如图3.11和图3.12和图3.13。 由图中所示发现，点火开始后点火燃气首先迅速加热和充填点火器附近区域的燃烧 室，使该部分温度迅速上升，但是压力上升的速度却更加迅速。这说明发动机内流场 对压力的敏感程度更高，压力对内流场的影响要大于温度的影响。对比图3.11中a，b 中温度场沿轴向和径向的梯度发现，0.02ms时温度场惊现梯度明显大于轴向梯度，这 是由于燃气冲点火具中冲出后再喷口附近形成了涡流，涡流加速了燃气之间的热交 换。图3.13中a，b的流场中燃气流线证明了这种猜测，0.02ms是点火具燃气出口附近 出现大量的涡流。这些涡流将热量大量的传递给了燃烧室前壁面而非推进剂，降低了 点火质量。 （b） 0.02ms 图3.11 燃烧室头部不同时间压力云图 图3.12 燃烧室头部温度云图 图3.13 燃烧室头部不同时间流场 3.4.2 0.06ms是燃烧室内流场 观察图3.14和图3.15中燃烧室中压力和温度云图发现，推进剂中心孔中的压力大 于推进剂装药前端的压力，这是因为点火燃气在进入推进剂中心孔时形成激波，激波 在推进剂中心空中传播，是激波面后方的燃气压力和温度陡然升高。中心推进剂的中 心孔中压力和温度出现波动，说明激波在推进剂与燃烧室前壁面之前发生反射，发射 后的激波在此进入推进剂的中心孔中使推进剂中心孔中的燃气参数发生波动。图3.13 和图3.14图说明，在发动机点火冲击过程中，燃烧室轴线附近的推进剂受到点火压力 波的影响最大。 图3.14 0.06ms时燃烧室内压力云图 图3.15 0.06ms时燃烧室内温度云图 3.4.3 0.1ms时燃烧室内流场 图3.16和图3.17所示分别为0.1ms时燃烧室内压力云图和温度云图。 0.1ms时处 于轴线位置的推进剂中心孔内流场在激波过后趋于稳定，而靠近燃烧室壁面的推进剂 中心孔内压力和温度仍处于波动状态。图3.18所示为0.1ms时燃烧室内燃气速度云图 的局部特写，图中轴线处中心孔内的流场速度变化平稳，但是在靠近燃烧室壁面的推 进剂中心孔内流场速度在200～300m/s波动，这说明在靠近燃烧室壁面的推进剂中心 孔中仍有激波存在。 图3.16 0.1ms燃烧室内压力分布云图 图3.17 0.1ms燃烧室内温度云图 图3.18 0.1ms时燃烧室内速度场局部特写 3.4.4 0.2ms燃烧室内流场分析 如图3.19所示为0.2ms时刻脉冲火箭发动机内压力分布图。图3.20为0.2ms时燃 烧室内温度云图。观察图3.19和图3.20，在0.2ms时刻，发动机内流场中压力增加速 度已经超过温度的速度。0.2ms时燃气压力波已经传递到燃气转向装置位置，由图可 见轴线推进剂中心孔内的压力波传递速度大于靠近燃烧室壁面推进剂进中心孔内压 力波的速度，中心药柱中心孔内燃气压力波在到达转向装置内后向径向方向传播并 且沿着靠近壁面的药柱的中心孔向前传播。轴线推进剂中心孔后端压力大于中心孔 前端压力，这是由于点火具内压力下降，燃烧室燃气进口流量下降，推进剂中心孔 (责任编辑：qin) |