摘要铝粉以其高热值、高密度等优点在推进剂中广泛应用在火箭、导弹、炮射导弹、火箭增程弹等武器系统的复合固体推进剂中。通过在固体推进剂中加入Al粒子，可有效提高火箭发动机的比冲，抑制燃烧的不稳定性。不同用途的固体火箭发动机内的燃烧环境是不同的，通过分别研究铝颗粒在固体火箭发动机不同工作环境中的燃烧情况，对设计推进剂的发展以及固体火箭发动机的设计有着重要意义。82751

在做毕业设计这段时间我主要完成了以下的工作

查阅资料了解铝颗粒燃烧的具体过程，建立铝颗粒点火过程的物理模型，编写程序仿真计算几种工况下铝颗粒的燃烧特性，并对比分析，得到影响点火延时的相关因素

毕业论文关键词：点火；铝粒子；固体火箭发动机；复合推进剂；计算仿真

毕业设计说明书外文摘要

Title ： Aluminum combustion in a solid rocket motor environment

Abstract A model for prediction of particle radius and oxide cap size/shape versus time for an aluminum particle tracking

A stream-tube through a solid rocket motor port has been developed。 Following preliminary calculations leading to a postulated flame structure, a quasi-steady model to predict instantaneous consumption of aluminum and generation of condensed oxide (both as a cap on the aluminum particle and as smoke) as a function of instantaneous particle size, ambient conditions, and cumulative amount of oxide in the cap was developed。

Finally, this model was imbedded into a framework tracking evolution of particle size, oxide cap size, and ambient conditions, which change as the particle travels along a stream-tube consuming oxidizer and releasing heat。

Qualitative agreement was found between predictions and limited observations。

Keywords Ignition; Aluminum particle; Solid rocket motor; Composite propellant; Computational simulation

目   录

目录

1  绪论 1

1。1  研究背景 1

1。2国内外研究现状 1

1。3未来发展趋势及前景 3

2．铝颗粒燃烧特性 7

2。1铝及其氧化物的物理特性 7

2。2铝颗粒燃烧的实验研究历程 7

2。3铝颗粒燃烧理论研究 8

2。3。1铝颗粒燃烧模型 8

2。3。2铝颗粒的燃烧机理 9

2。4结论 11

3。 铝颗粒点火数值模拟 13

3。1 点火过程简介 13

3。2物理模型 13

3。3 建立点火模型 15

4。仿真计算 19

4。1计算方法 19

4。2仿真计算过程 22

4。3仿真结果 26

结  论 27

致  谢 28

参 考 文 献 29

1  绪论

现代军事的发展对武器装备的性能提出了更高的要求，作为精确打击目标的的重要手段-导弹，军方对于其机动性能和航程的要求越来越高。这就对导弹的发动机的性能提出了更高要求。而为了提高发动机中固体推进剂的能量水平和发动机比冲，现在一般采用在推进剂中添加金属颗粒的方法[1]。目前主要的金属添加剂有镁粉，铝粉，铍 粉和 硼 粉，其中，铝粉以其高热值，高密度，容易获取等诸多优点在固体推进剂中得到了广泛的应用，在通常的固体火箭发动机的工作条件下，由于固体推进剂及其它成分燃烧释放的热量，使得嵌入其中的铝颗粒在推进剂表面处于一种熔融的状态，而铝颗粒的凝聚则主要发生在衰减的固体推进剂表面。在推进剂表面气体的作用力下，固体推进剂表面凝聚的熔融状态下的铝颗粒从推进剂表面向外喷射，并在燃烧室内进行均匀燃烧，直至最后从火箭发动机喷管排出[2~3]，铝颗粒对推进剂性能的影响主要取决于铝颗粒燃烧的各个过程，其中包括铝颗粒的结团、着火、燃烧以及燃烧产物在尾喷管的弥散等过程[4]。因此，研究铝颗粒在固体火箭发动机中的燃烧机理对于揭示发动机的能量水平和燃烧性能具有重要的意义。论文网