驻涡式粉末燃料冲压发动机燃烧组织技术研究
发布时间：2023-04-19 05:38
粉末燃料冲压发动机是一种新型的冲压发动机，它采用高能量密度的金属或非金属粉末作为燃料，具有液体燃料冲压发动机燃烧效率高、能量高及燃料流量调节容易实现，以及固体火箭冲压发动机结构简单、可靠性高、维护使用方便、适合机载发射的优点。作为一种新型的发动机，如何有效的组织燃料的燃烧是研究工作的重点任务。本文采用数值模拟与试验相结合的方法，对发动机的燃烧组织过程进行了研究，为提高此种发动机燃烧效率提供了指导借鉴。 基于颗粒轨道模型，建立了发动机燃烧室内两相燃烧流动的三维数值模拟方法，搭建了粉末燃料冲压发动机直连式试验台。对数值模拟方法进行了试验验证验证，指出在忽略一些因素影响后，该数值模拟方法能够反映发动机内部的燃烧流动过程。 数值模拟研究了三种粉末燃料冲压发动机结构对于不同粒度径级别的镁基粉末燃料的燃烧过程的影响，分析了不同发动机结构对燃烧室内的温度场结构、粉末燃料的点火燃烧过程的影响，评价了三种发动机结构的性能的优劣，并以此为依据设计了驻涡式粉末燃料冲压发动机。通过地面直连试验证明了这种发动机实现镁基粉末燃料点火启动的可行性，并解决了试验过程中出现的震荡燃烧现象。通过对比试验证明了驻涡式粉末燃...
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
表目录
图目录
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 粉末燃料冲压发动机发展综述
1.1.1 研究背景
1.1.2 粉末燃料冲压发动机发展情况
1.1.3 现有技术的存在的问题
1.2 相关领域研究进展
1.2.1 颗粒点火过程研究
1.2.2 颗粒合作点火研究
1.2.3 粉末燃料高效储存研究
1.2.4 火焰稳定器研究
1.2.5 进气方式影响研究
1.2.6 燃烧室沉积研究
1.3 本文主要研究内容
第二章 数值模拟方法和试验方法介绍
2.1 引言
2.2 数值计算模型
2.2.1 两相流计算模型
2.2.2 颗粒轨道模型
2.2.3 湍流模型
2.2.4 镁颗粒点火燃烧模型
2.2.5 气相燃烧模型
2.3 试验方法
2.3.1 空气供应系统
2.3.2 粉末燃料供应系统
2.3.3 点火系统
2.3.4 数据处理方法
2.4 数值模拟方法算例验证
2.4.1 流场简化
2.4.2 三维结构网格及边界条件
2.4.3 数值模拟方法试验验证
2.5 小结
第三章 粉末燃料冲压发动机构型设计
3.1 引言
3.2 粉末燃料冲压发动机构型设计
3.2.1 发动机构型
3.2.2 数值模拟边界条件
3.2.3 发动机对大粒径燃料燃烧过程影响分析
3.2.4 发动机对小粒径燃料燃烧过程影响分析
3.3 驻涡式粉末燃料冲压发动机点火燃烧可行性研究
3.3.1 发动机设计
3.3.2 试验条件
3.3.3 试验结果及分析
3.3.4 改进试验
3.3.5 发动机对比试验
3.4 小结
第四章 驻涡式粉末燃料冲压发动机工作特性研究
4.1 引言
4.2 二次掺混空气进气方式对发动机工作过程的影响
4.2.1 试验研究
4.2.2 数值模拟研究
4.3 一二次掺混空气比例对发动机启动燃烧影响
4.3.1 试验研究
4.3.2 数值模拟研究
4.4 旋流进气方式对发动机启动燃烧影响
4.4.1 旋流进气数值模拟
4.4.2 内流场分析
4.5 发动机吹熄极限数值模拟研究
4.5.1 发动机点火启动与燃烧沉积的关系
4.5.2 一次旋流进气吹熄极限研究
4.5.3 一次直流进气吹熄极限研究
4.5.4 发动机吹熄极限结论总结
4.6 小结
第五章 燃料理化特性对发动机性能影响研究
5.1 引言
5.2 粉末燃料粒径大小对发动机性能影响
5.2.1 小粒径燃料点火启动试验研究
5.2.2 燃料粒径对发动机性能影响数值模拟研究
5.2.3 结论
5.3 粉末燃料级配装填对发动机性能影响
5.3.1 级配装填研究
5.3.2 级配装填对发动机性能影响数值模拟研究
5.3.3 级配装填对发动机性能影响试验研究
5.3.4 结论
5.4 硼镁混合燃料应用研究
5.4.1 粉末燃料的制备
5.4.2 试验研究
5.4.3 结论
5.5 小结
第六章 结束语
6.1 全文工作总结
6.1.1 结论
6.1.2 创新点
6.2 对未来工作的展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
本文编号：3793825
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
表目录
图目录
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 粉末燃料冲压发动机发展综述
1.1.1 研究背景
1.1.2 粉末燃料冲压发动机发展情况
1.1.3 现有技术的存在的问题
1.2 相关领域研究进展
1.2.1 颗粒点火过程研究
1.2.2 颗粒合作点火研究
1.2.3 粉末燃料高效储存研究
1.2.4 火焰稳定器研究
1.2.5 进气方式影响研究
1.2.6 燃烧室沉积研究
1.3 本文主要研究内容
第二章 数值模拟方法和试验方法介绍
2.1 引言
2.2 数值计算模型
2.2.1 两相流计算模型
2.2.2 颗粒轨道模型
2.2.3 湍流模型
2.2.4 镁颗粒点火燃烧模型
2.2.5 气相燃烧模型
2.3 试验方法
2.3.1 空气供应系统
2.3.2 粉末燃料供应系统
2.3.3 点火系统
2.3.4 数据处理方法
2.4 数值模拟方法算例验证
2.4.1 流场简化
2.4.2 三维结构网格及边界条件
2.4.3 数值模拟方法试验验证
2.5 小结
第三章 粉末燃料冲压发动机构型设计
3.1 引言
3.2 粉末燃料冲压发动机构型设计
3.2.1 发动机构型
3.2.2 数值模拟边界条件
3.2.3 发动机对大粒径燃料燃烧过程影响分析
3.2.4 发动机对小粒径燃料燃烧过程影响分析
3.3 驻涡式粉末燃料冲压发动机点火燃烧可行性研究
3.3.1 发动机设计
3.3.2 试验条件
3.3.3 试验结果及分析
3.3.4 改进试验
3.3.5 发动机对比试验
3.4 小结
第四章 驻涡式粉末燃料冲压发动机工作特性研究
4.1 引言
4.2 二次掺混空气进气方式对发动机工作过程的影响
4.2.1 试验研究
4.2.2 数值模拟研究
4.3 一二次掺混空气比例对发动机启动燃烧影响
4.3.1 试验研究
4.3.2 数值模拟研究
4.4 旋流进气方式对发动机启动燃烧影响
4.4.1 旋流进气数值模拟
4.4.2 内流场分析
4.5 发动机吹熄极限数值模拟研究
4.5.1 发动机点火启动与燃烧沉积的关系
4.5.2 一次旋流进气吹熄极限研究
4.5.3 一次直流进气吹熄极限研究
4.5.4 发动机吹熄极限结论总结
4.6 小结
第五章 燃料理化特性对发动机性能影响研究
5.1 引言
5.2 粉末燃料粒径大小对发动机性能影响
5.2.1 小粒径燃料点火启动试验研究
5.2.2 燃料粒径对发动机性能影响数值模拟研究
5.2.3 结论
5.3 粉末燃料级配装填对发动机性能影响
5.3.1 级配装填研究
5.3.2 级配装填对发动机性能影响数值模拟研究
5.3.3 级配装填对发动机性能影响试验研究
5.3.4 结论
5.4 硼镁混合燃料应用研究
5.4.1 粉末燃料的制备
5.4.2 试验研究
5.4.3 结论
5.5 小结
第六章 结束语
6.1 全文工作总结
6.1.1 结论
6.1.2 创新点
6.2 对未来工作的展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
本文编号：3793825
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3793825.html
