3。4 化学反应及其初始条件 11

3。4。1相关反应 11

3。4。2初始条件 11

3。5不同工况的设定 12

3。6反应过程的热力学计算及其分析 12

3。6。1镁粉与空气反应热力学计算结果 12

3。6。2不同空燃比下绝热温度的变化 13

3。7燃料含其他成分情况下的热力学计算 14

3。7。1含硼燃料的热力学计算 14

3。7。2不同比例硼镁混合燃料的绝热温度变化 15

3。8燃料不同压强下的的热力学计算 16

3。8。1不同压强下的产物及其燃烧相关数值 16

2。8。2不同压强下硼镁混合燃料的绝热温度变化 17

3。9燃料热力学计算的总结 18

4。燃烧室和喷管流动与燃烧分析及其发动机尾流特性进行数值分析 18

4。1软件介绍 18

4。1。1ANSYS介绍 18

4。1。2FLUENT概述 18

4。2燃烧室以及喷管介绍 19

4。3燃烧室边界条件以及燃气组分 19

4。4网格点划分 20

4。5不同空气质量流率下fluent计算结果分析 21

4。5。1变空气质量流率燃烧室温度结果及其分析 21

4。5。2变空气质量流率燃烧室压强结果及其分析 23

4。5。3变空气质量流率燃烧室及喷口马赫数结果及其分析 26

结论 28

致谢 29

参考文献 30

1 绪论

1。1 粉末燃料冲压发动机发展综述

1。1。1 粉末燃料冲压发动机简介

粉末燃料冲压发动机是一种概念新颖的冲压发动机，能达到超声速飞行。其特点是高比冲、高推重比、高推阻比，所以他最佳的燃料是具有高能量密度的金属或非金属粉末。相比于液体燃料冲压发动机粉末燃料冲压发动机有如下优点：可靠性高、结构简单、维护使用方便、适合机载发射。在高于1。5马赫时冲压发动机的推重比和推阻比相较于涡轮喷气发动机都有不错的数值。所以能大大提高导弹的突防能力。但是作为一种新型发动机他也有自己本身的问题，比如如何有效的组织燃料的燃烧。论文网

(a)液体燃料冲压发动机(b)固体火箭冲压发动机(c)固体燃料冲压发动机

图1。1不同冲压发动机种类

1。1。2 粉末燃料冲压发动机研究背景

   随着导弹技术的不断发展对于导弹攻防两端的要求也不断变高，所以导弹的速度变得尤为关键。因此对于大射程的超音速导弹的需求越来越迫切，所以对于以冲压发动机作为动力提供装置的新型导弹系统的研发成为了各个国家的科研重点。而如今的超声速导弹多数是采用液体燃料冲压发动机提供动力，但是液体燃料冲压发动机有着自身的问题比如维护和使用的不方便、系统过于复杂难以维护、可靠性低等缺点，所以各国军方都需要一种安全可靠的燃料替代液体燃料，因此，目前在研的大多数战术超声速导弹采用了固体燃料方案。但是，由于当前固体火箭冲压发动机所使用的固体燃料是借鉴固体火箭推进剂，发动机依然存在很多问题如性能不良、调节燃料的流量较为困难、安全得不到保障等问题。那么能否研发一款新型的冲压发动机使之可以继承固体燃料冲压发动机和液体燃料冲压发动机的优点而且能摒弃它们各自的缺点那？因此需求，粉末燃料冲压发动机应运而生。它以粉末作为燃料，当粉末与进气道所流入的空气相遇并在燃烧室混合后并且燃烧，从而产生高温高压的气流，再经过拉瓦尔喷管喷出，从而产生推力推动导弹飞行。有许多优良的材料可以选择包括铝、镁、硼、碳等。由于这种发动机携带和使用粉末燃料都是常温金属或者非金属材料，因此它具有固体冲压发动机可靠性高、结构明了、维护使用简便的优点。与常规固体燃料相比，它还使燃料制造、存储和使用过程中的安全性得到了提高，不易储存和燃料老化的问题也迎刃而解，燃料成本也得到了降低。同时，这种发动机的燃料供给可以通过燃料供给系统而实现主动调节和分段启动，因此它又具有液体冲压发动机可分段启动、推力可调节、使导弹机动性更好的优点。而采用金属材料作为粉末燃料时，燃烧过程所产生的金属氧化物在高温环境中不易离解，因此发动机有望发展为超燃冲压发动机。