脉冲发动机中软质隔层工作过程研究

为了研究双脉冲发动机中软质隔层的工作过程,建立了隔层的结构仿真模型,数值模拟了隔层的承压及打开过程,得到其应力应变场分布。当隔层承受来自I脉冲10 MPa内压作用时,隔层及药柱的最大主应力及应变都在安全范围内,从而证明了该结构承压可靠性;利用扩展有限元XFEM技术模拟了隔层的破坏过程,隔层在II脉冲1.3 MPa内压下打开,且打开形式可靠。对比试验结果一致性较好,说明隔层各项指标满足设计要求,可以应用于实际的脉冲发动机之中。之后,建立了隔层式双脉冲发动机的内流场仿真模型,分不同时刻模拟了双脉冲发动机的内流场特点:随隔层开口尺寸增加,开口处气相射流速度减小,回流强度减弱且中心位置向隔舱移动,I脉冲燃烧室内湍流强度急剧减小,粒子轨迹与内壁撞击位置后移。文中的仿真分析方法可以用来对双脉冲发动机进行预先仿真研究,从而对设计方案提供一定的参考意义。

烧蚀对脉冲发动机软质隔层打开过程影响的试验设计

针对脉冲发动机软质隔层在工作过程中状态与规律无法准确描述等问题,设计了软质隔层打开试验系统,近似模拟了隔层在脉冲发动机中的工作历程,对比了烧蚀与未烧蚀隔层打开特性,结合电镜扫描微观手段,从机理分析了烧蚀与未烧蚀隔层变形规律。试验结果表明,烧蚀模拟试验计算与某试验发动机隔层烧蚀率近似相当,相对误差可控制在5%以内;未烧蚀隔层变形呈“谷堆形”,烧蚀后隔层变形呈“灯泡形”。所建立的软质隔层打开试验系统可为脉冲发动机软质隔层设计与试验验证提供一种可行的技术途径和手段。