整装式含能液体燃烧推进实验研究及数值模拟

设计了小口径整装式液体发射药燃烧推进模拟装置,采用多级渐扩型燃烧室,研究了整装式液体发射药燃烧稳定性控制问题。研究结果表明:四级渐扩型燃烧室p-t曲线的一致性较好,燃烧过程稳定。在实验基础上建立了整装式液体发射药燃烧推进的内弹道简化模型,数值模拟结果与实测结果吻合较好.

边界形状对气液相互作用过程的影响

为了控制整装式液体发射药火炮燃烧稳定性,针对渐扩形和矩形药室结构,利用高速摄影方法,观察了气体射流在液体中的扩展过程,获得了泰勒空腔的扩展速度.在实验基础上,建立了含能气体射流在液体工质中扩展的二维模型,利用FLUENT软件对非稳态气体射流与液体工质相互作用的过程进行了模拟,获得了气体射流场等温线、等压线和等密度线分布图,分析了边界形状对射流扩展特性的影响.数值模拟结果表明,对于渐扩形边界,气体射流扩展到台阶处有旋涡出现;在相同条件下,矩形边界与渐扩边界相比,气体射流轴向扩展速度大,而径向扩展速度小.计算结果与实验结果吻合较好.

再生式液体发射药火炮燃烧室压力高频振荡研究

利用小波分析技术提取燃烧室压力高频成分,较精确确定压力高频振荡出现的时域范围,从而确定了振荡流共振振型对应的燃烧室形状。推导了燃气振荡流方程,计算了对应不同燃烧室形状下燃气振荡流的共振频率。对提取的燃烧室压力高频成分相对集中部分进行了频谱分析。研究结果表明:活塞的运动对共振频率影响较小,振荡流多阶共振频率受到激励是燃烧室产生压力高频振荡的一个重要原因。

高压热气流与整装式液体工质相互作用的实验研究

为了探索整装式液体发射药燃烧稳定性的控制方法,本文设计了多级渐扩型圆柱观察室,采用高速录像系统,开展了含能气体射流在液体模拟工质中扩展形态的实验研究。实验结果表明,渐扩型结构尺寸、喷气压力、喷孔直径对泰勒空腔的扩展形态以及气液间的湍流掺混强度有显著影响,通过这些参数的合理匹配,可以在一定程度上实现对射流发展过程的控制。

点火管传火孔射流场数值计算

中心点火管传火孔射流场直接影响火炮膛内的点火传火过程。根据中心点火管的工作特征,建立了中心点火管传火孔射流场的二维/轴对称数学模型。依据CE/SE方法的思想,推导了二维CE/SE算法,用于数值计算传火孔射流场复杂波系的产生、演变与发展的过程。计算结果显示,传火孔射流场存在着激波和膨胀波等波系,并且相互影响,相互作用。计算表明,CE/SE方法具有很强的捕获强间断的能力。

含能气体射流在液体工质中扩展过程的简化模型

为了控制整装式液体发射药火炮燃烧稳定性,针对稳燃渐扩型药室结构,利用高速摄影方法,观察了气体射流在液体中的扩展过程,测量了射流轴向扩展速率。在实验基础上,从湍浮力射流理论出发,建立了气体射流在液体中扩展的准稳态模型。借助四阶龙格-库塔法,编程模拟出气体射流的扩展特性。结果表明:随着轴向距离增加,射流中心线速率迅速递减,射流半宽度呈线性递增,计算值与实测值吻合较好。

双股高速燃气射流在液体中扩展及相互作用的实验研究

设计了多级渐扩形和矩形观察室,借助高速录像系统研究了双股高速燃气流喷入液体中的扩展及相互作用过程。探讨了喷孔直径、喷孔间距、喷射气压等参数变化对射流扩展形态的影响。结果表明:渐扩结构中较大的渐扩尺寸比能抑制射流扩展过程中的不稳定性;喷射压力越大,射流轴向扩展速度越大,射流的不稳定性越强;和矩形结构相比,同样的工况下,渐扩结构射流轴向速度较小,径向速度较大。

燃烧室边界形状对整装含能液体高压燃烧稳定性影响的实验研究

为了探索整装式液体炮中增强燃烧稳定性的控制方法,建立了高压燃烧推进实验系统,进行了圆柱型和阶梯渐扩型燃烧室边界下的燃烧推进实验,通过燃烧室动态压力测量结果,分析了边界形状对燃烧室压力振荡的影响。实验表明,采用阶梯渐扩型边界可减弱整装式含能液体的燃烧压力振荡,渐扩结构因子ΔD/L、渐扩级数对燃烧推进过程也有影响,设计合适的ΔD/L有利于减小压力振荡,提高燃烧稳定性。

整装式液体发射药火炮燃烧稳定性控制的研究进展

主要报道现阶段国外采用多级渐扩型药室结构和多药室组合结构的方法来控制整装式液体发射药火燃烧稳定性的理论与试验结果。为开展整装式液体发射药火炮工作机理研究提供有益参考。

多孔介质控制整装式含能液体燃烧稳定性的研究

设计了整装式含能液体燃烧推进模拟实验装置,采用可燃性多孔介质填充于液体发射药燃烧室中,开展了整装式含能液体燃烧推进试验研究。结果表明:多孔介质可以控制整装式含能液体的燃烧稳定性,但与液体发射药的装填密度有关。当液体发射药的装填密度约0.52g/cm3时,燃烧过程稳定,p-t曲线光滑;当液体发射药的装填密度大于0.58g/cm3时,可观察到明显的压力振荡现象,且装填密度越大,压力振荡越强。

基于粗糙集的机载武器智能选择决策方法

机载外挂物管理系统智能化发展要求系统智能决策能力,由于决策因素的复杂性,一般决策方法在应用中受到较大限制。依据Pawlak提出的粗糙集理论,建立了完备信息系统多因素粗糙集决策方法,并在原有粗糙集属性约简和规则获取算法的基础上,设计完备信息系统下最小规则约简集获取算法。以某型飞机为例,运用该粗糙集决策方法建模实现了机载武器智能选择,证明了该方法在外挂物管理系统智能决策实现的有效性。

RLPG燃烧室气体动态特性研究及应用

为研究再生式液体发射药火炮燃烧室的压力振荡,建立了燃烧室气体三维波动方程,给出了求解气体动态特征频率的表达式,在某一确定燃烧室容积下分析了燃烧室结构尺寸对气体动态特征频率的影响规律.通过分析气体动态特性在压力振荡抑制技术研究中的影响,给出了避开燃烧室压力振荡主频带的燃烧室半径与长度的比.研究结果表明,燃烧室气体多阶动态特征频率受到激励是RLPG燃烧室产生压力振荡的一个重要原因,通过合理设计燃烧室结构尺寸可以避免燃烧室气体多阶动态特征频率受到激励.

含能气体射流与液体相互作用的实验研究

为了研究整装式液体发射药的燃烧稳定性的控制方法,设计了点火喷射模拟装置及4种多级渐扩型观察室,利用数字高速摄像系统,观察含能气体射流在液体模拟工质中的扩展过程,并对实验中出现的喷孔壅塞现象进行了分析.结果表明:射流在渐扩型结构中扩展稳定,喷射压力、喷孔直径和渐扩结构对射流扩展形态和气液掺混过程有显著影响,通过合理调整这些参数,可以实现对射流扩展过程的有效控制;喷孔壅塞时射流扩展形态非对称,影响气液掺混,不利于控制射流的稳定性.