过载对丁羟三组元推进剂燃烧特性的影响

为研究过载对丁羟三组元推进剂燃烧特性的影响,设计了兼具燃速测量和凝相产物收集功能的过载实验发动机。利用过载实验方法,研究了不同过载大小(-50g~+50g)对燃烧室压强、平均燃速、瞬态燃速、凝相产物和发动机羽流的影响。研究表明:(1)反向过载对燃烧室压强和推进剂燃速几乎没有影响。随着正向过载的增大,燃烧室压强和推进剂燃速增大。(2)与无过载相比,燃烧室压强在+10g过载下增加35.8%,+30g过载下最大压强增加69.9%,+50g过载下最大压强增加76.8%,且在+30g过载和+50g过载下出现了“驼峰现象”。(3)与0g相比,+10g过载下燃速增加21%,+30g过载下燃速增加40%,+50g过载下燃速增加44%;+30g和+50g过载下,瞬态燃速先增加后减少,最大值随过载增大而增大,达到最大值的时间随过载的增大而减少。(4)药杯内的碳和单质铝含量随过载的增大而减小,从-50g过载到+50g过载,分别减小100%和82.28%,氧化铝随过载的增大而增大,增加了402.17%,收集装置内几乎不含碳和铝单质。且收集装置内凝相产物的粒径随正向过载的增大而减小。(5)过载对发动机羽流颜色有显著影响;反向过载下,发动机羽流火焰呈现黄色,且伴随明亮的火星;正向过载下呈现紫色。

旋转对固体火箭发动机两相流点火过程影响仿真研究

为研究高速旋转对内外燃管型装药固体火箭发动机凝聚相点火瞬态过程的影响规律,应用计算流体动力学(CFD)流体计算软件,使用用户定义函数(UDF)编程接口建立固体火箭发动机点火模型,对旋转条件下发动机凝聚相点火过程进行模拟。将数值计算结果与地面旋转实验内弹道进行对比分析,验证数值模型的正确性。计算结果表明:(1)点火药燃气颗粒因旋转做离心运动,大量粒子聚集在燃烧室头部上端,部分粒子附着在发动机壁面,且停留时间较长。(2)点火药燃气颗粒占比从20%增加到40%,点火压力峰值降低3.93%,发动机转速的升高会造成内弹道平衡压力升高,但点火压力峰会逐渐降低,且峰值出现时间发生延迟,转速达到15 000 r/min时点火压力峰消失。(3)转速增大,点火颗粒与推进剂传热增大,火焰传播期减小,但燃气填充期和点火延迟增大,点火药燃气颗粒占比为20%时,转速为15 000 r/min较静止条件下点火延迟增加了23.76%。