等离子射流与整装式液体工质相互作用特性研究
发布时间：2024-02-21 05:18
本文以整装式液体工质电热化学炮为工程背景,开展等离子射流与液体工质相互作用特性的实验和理论研究,探索控制整装式液体药燃烧稳定性的机理及方法,研究成果对指导整装式液体工质电热化学炮内弹道设计具有重要价值。主要研究内容及成果如下： (1)等离子射流在大气中扩展特性的实验研究 设计等离子射流在大气中扩展的试验平台,采用瞬态测压系统测量毛细管内的压力特性,用数字高速录像系统观测了等离子射流在大气中扩展的序列过程,研究了放电电压、喷嘴直径对等离子射流扩展特性的影响。结果表明：等离子射流扩展时,轴向扩展速度大于径向扩展速度。扩展过程中,等离子射流可以分成两个部分：圆锥型的射流头部和细长的射流体,射流头部亮度最强。等离子射流与大气间存在强烈的湍流掺混作用。放电电压增大时,等离子射流亮度增强,扩展位移增大,但增量减小。喷嘴直径增大时,等离子射流扩展位移增大。 (2)等离子射流在大气中扩展特性的数值模拟 在实验基础上,建立了等离子射流二维非稳态数学模型,运用FLUENT软件对非稳态条件下的二维轴对称等离子射流在大气中的膨胀过程进行了数值模拟,获得了射流场中压力、速度、密度和温度的时空分布特性,以及等离子...
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 脉冲等离子体产生过程特性研究
1.2.2 等离子射流与工作介质相互作用特性研究
1.2.3 整装式液体药燃烧稳定性控制技术研究
1.2.4 ETC内弹道实验及理论研究
1.3 本文主要工作
2 等离子射流在大气中扩展特性的实验研究
2.1 引言
2.2 实验装置
2.3 等离子射流在大气中扩展的典型过程
2.4 多参数变化对等离子射流扩展特性的影响
2.4.1 放电电压对等离子射流扩展特性的影响
2.4.2 喷嘴直径对等离子射流扩展特性的影响
2.5 本章小结
3 等离子射流在大气中扩展特性的数值模拟
3.1 引言
3.2 物理模型
3.3 数学模型
3.4 等离子射流近场参数分布特性
3.4.1 等离子射流扩展界面特性
3.4.2 压力分布特性
3.4.3 速度分布特性
3.4.4 温度分布特性
3.5 等离子射流全场参数分布特性
3.5.1 等离子射流扩展界面及密度分布特性
3.5.2 压力分布特性
3.5.3 速度分布特性
3.5.4 温度分布特性
3.6 喷射压力对等离子射流扩展特性的影响
3.7 等离子体温度对等离子射流扩展特性的影响
3.8 等离子体分子量对等离子射流扩展特性的影响
3.9 喷嘴直径对等离子射流扩展特性的影响
3.10 脉冲喷射压力波形对等离子射流扩展特性的影响
3.11 本章小结
4 等离子射流与液体工质相互作用特性的实验研究
4.1 引言
4.2 实验装置
4.3 等离子射流在圆柱型观察室中的扩展过程研究
4.3.1 等离子射流典型扩展特性
4.3.2 放电电压对等离子射流与液体工质相互作用特性的影响
4.4 等离子射流在圆柱渐扩型观察室中的扩展过程研究
4.4.1 等离子射流在三级圆柱渐扩型观察室中的典型扩展过程
4.4.2 喷嘴直径对等离子射流扩展特性的影响
4.4.3 放电电压对等离子射流扩展特性的影响
4.4.4 四级渐扩型观察室中等离子射流扩展特性
4.4.5 渐扩结构因子对等离子射流扩展特性的影响
4.4.6 观察室顶端开口与密封对等离子射流扩展特性的影响
4.5 本章小结
5 等离子射流在圆柱型充液室中扩展特性的数值模拟
5.1 引言
5.2 物理模型
5.3 数学模型
5.4 等离子射流在圆柱充液室中典型扩展特性
5.4.1 相界面及流线演化特性
5.4.2 压力分布特性
5.4.3 速度分布特性
5.4.4 温度分布特性
5.4.5 等离子射流与液体工质间的掺混过程研究
5.5 多参数变化对等离子射流扩展特性的影响
5.5.1 喷射压力对等离子射流扩展特性的影响
5.5.2 液体密度对等离子射流扩展特性的影响
5.5.4 等离子射流在HAN基液体发射药模拟工质中的扩展特性
5.5.5 喷嘴直径对等离子射流扩展特性的影响
5.6 本章小结
6 等离子射流在圆柱渐扩型充液室中扩展特性的数值模拟
6.1 引言
6.2 数学物理模型
6.3 等离子射流在圆柱渐扩型充液室中的扩展特性
6.3.1 Taylor空腔界面及流线演化特性
6.3.2 射流场压力分布特性
6.3.3 射流场密度分布特性
6.3.4 射流场速度分布特性
6.3.5 射流场温度分布特性
6.4 喷射压力对等离子射流扩展特性的影响
6.4.1 Taylor空腔界面及流线分布特性的比较
6.4.2 射流场压力分布特性的比较
6.4.3 射流场密度分布特性的比较
6.4.4 射流场Ma数分布特性比较
6.4.5 射流场温度分布特性比较
6.5 喷嘴直径对等离子射流扩展特性的影响
6.5.1 Taylor空腔界面及流线分布特性的比较
6.5.2 射流场压力分布特性的比较
6.5.3 射流场密度分布特性的比较
6.5.4 射流场速度分布特性比较
6.5.5 射流场温度分布特性比较
6.6 渐扩结构因子ΔD/L对等离子射流扩展特性的影响
6.6.1 Taylor空腔界面及流线分布特性的比较
6.6.2 射流场速度分布特性比较
6.6.3 射流场压力分布特性的比较
6.6.4 射流场温度分布特性比较
6.6.5 射流场密度分布特性的比较
6.7 本章小结
7 整装式液体发射药等离子点火、燃烧推进的数值模拟
7.1 引言
7.2 物理模型
7.3 数学模型
7.4 计算实例与实验结果的比较
7.5 30mm 整装式液体工质电热化学炮内弹道过程数值预测
7.5.1 模拟火炮结构及计算域
7.5.2 Taylor空腔界面发展过程
7.5.3 密度分布特性
7.5.4 速度分布特性
7.5.5 压力分布特性
7.5.6 温度分布特性
7.6 本章小结
8 结论与展望
8.1 工作总结
8.2 论文创新点
8.3 工作展望
致谢
攻读博士期间发表的相关论文
参考文献
本文编号：3905093
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 脉冲等离子体产生过程特性研究
1.2.2 等离子射流与工作介质相互作用特性研究
1.2.3 整装式液体药燃烧稳定性控制技术研究
1.2.4 ETC内弹道实验及理论研究
1.3 本文主要工作
2 等离子射流在大气中扩展特性的实验研究
2.1 引言
2.2 实验装置
2.3 等离子射流在大气中扩展的典型过程
2.4 多参数变化对等离子射流扩展特性的影响
2.4.1 放电电压对等离子射流扩展特性的影响
2.4.2 喷嘴直径对等离子射流扩展特性的影响
2.5 本章小结
3 等离子射流在大气中扩展特性的数值模拟
3.1 引言
3.2 物理模型
3.3 数学模型
3.4 等离子射流近场参数分布特性
3.4.1 等离子射流扩展界面特性
3.4.2 压力分布特性
3.4.3 速度分布特性
3.4.4 温度分布特性
3.5 等离子射流全场参数分布特性
3.5.1 等离子射流扩展界面及密度分布特性
3.5.2 压力分布特性
3.5.3 速度分布特性
3.5.4 温度分布特性
3.6 喷射压力对等离子射流扩展特性的影响
3.7 等离子体温度对等离子射流扩展特性的影响
3.8 等离子体分子量对等离子射流扩展特性的影响
3.9 喷嘴直径对等离子射流扩展特性的影响
3.10 脉冲喷射压力波形对等离子射流扩展特性的影响
3.11 本章小结
4 等离子射流与液体工质相互作用特性的实验研究
4.1 引言
4.2 实验装置
4.3 等离子射流在圆柱型观察室中的扩展过程研究
4.3.1 等离子射流典型扩展特性
4.3.2 放电电压对等离子射流与液体工质相互作用特性的影响
4.4 等离子射流在圆柱渐扩型观察室中的扩展过程研究
4.4.1 等离子射流在三级圆柱渐扩型观察室中的典型扩展过程
4.4.2 喷嘴直径对等离子射流扩展特性的影响
4.4.3 放电电压对等离子射流扩展特性的影响
4.4.4 四级渐扩型观察室中等离子射流扩展特性
4.4.5 渐扩结构因子对等离子射流扩展特性的影响
4.4.6 观察室顶端开口与密封对等离子射流扩展特性的影响
4.5 本章小结
5 等离子射流在圆柱型充液室中扩展特性的数值模拟
5.1 引言
5.2 物理模型
5.3 数学模型
5.4 等离子射流在圆柱充液室中典型扩展特性
5.4.1 相界面及流线演化特性
5.4.2 压力分布特性
5.4.3 速度分布特性
5.4.4 温度分布特性
5.4.5 等离子射流与液体工质间的掺混过程研究
5.5 多参数变化对等离子射流扩展特性的影响
5.5.1 喷射压力对等离子射流扩展特性的影响
5.5.2 液体密度对等离子射流扩展特性的影响
5.5.4 等离子射流在HAN基液体发射药模拟工质中的扩展特性
5.5.5 喷嘴直径对等离子射流扩展特性的影响
5.6 本章小结
6 等离子射流在圆柱渐扩型充液室中扩展特性的数值模拟
6.1 引言
6.2 数学物理模型
6.3 等离子射流在圆柱渐扩型充液室中的扩展特性
6.3.1 Taylor空腔界面及流线演化特性
6.3.2 射流场压力分布特性
6.3.3 射流场密度分布特性
6.3.4 射流场速度分布特性
6.3.5 射流场温度分布特性
6.4 喷射压力对等离子射流扩展特性的影响
6.4.1 Taylor空腔界面及流线分布特性的比较
6.4.2 射流场压力分布特性的比较
6.4.3 射流场密度分布特性的比较
6.4.4 射流场Ma数分布特性比较
6.4.5 射流场温度分布特性比较
6.5 喷嘴直径对等离子射流扩展特性的影响
6.5.1 Taylor空腔界面及流线分布特性的比较
6.5.2 射流场压力分布特性的比较
6.5.3 射流场密度分布特性的比较
6.5.4 射流场速度分布特性比较
6.5.5 射流场温度分布特性比较
6.6 渐扩结构因子ΔD/L对等离子射流扩展特性的影响
6.6.1 Taylor空腔界面及流线分布特性的比较
6.6.2 射流场速度分布特性比较
6.6.3 射流场压力分布特性的比较
6.6.4 射流场温度分布特性比较
6.6.5 射流场密度分布特性的比较
6.7 本章小结
7 整装式液体发射药等离子点火、燃烧推进的数值模拟
7.1 引言
7.2 物理模型
7.3 数学模型
7.4 计算实例与实验结果的比较
7.5 30mm 整装式液体工质电热化学炮内弹道过程数值预测
7.5.1 模拟火炮结构及计算域
7.5.2 Taylor空腔界面发展过程
7.5.3 密度分布特性
7.5.4 速度分布特性
7.5.5 压力分布特性
7.5.6 温度分布特性
7.6 本章小结
8 结论与展望
8.1 工作总结
8.2 论文创新点
8.3 工作展望
致谢
攻读博士期间发表的相关论文
参考文献
本文编号：3905093
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3905093.html