HTPB推进剂蠕变试验及长期蠕变性能研究

为研究HTPB推进剂蠕变性能及长期贮存的力学性能,在常温下对HTPB推进剂进行了应力水平分别为0.15 MPa、0.2 MPa、0.25 MPa、0.3 MPa和0.35 MPa的单轴拉伸蠕变试验,利用广义Kelvin蠕变模型拟合蠕变模型参数,分析了加载应力对蠕变的加速作用,利用时间-应力等效原理得到了HTPB推进剂的0.15 MPa蠕变柔量主曲线,并将预测曲线与试验曲线进行验证。结果表明,二阶广义Kelvin模型对各组蠕变数据拟合结果与试验曲线吻合,推导得到蠕变柔量主曲线的蠕变时间达到10^(4.77)s,为试验时间的49倍,可以用于预测推进剂的长期蠕变行为及实际应用。

三维点阵结构拓扑开发研究进展及其对流传热性能对比

系统综述了国内外三维点阵结构拓扑开发的研究现状,分别在等流量、等压降和等泵功条件下对比了其总体传热与散热性能.在模型验证的基础上,针对12种具有相同特征尺寸和孔隙率的点阵结构,分别在6种不同点阵材质、两种不同取向下开展了数值模拟与性能对比.结果表明:点阵拓扑、点阵材质及运行工况对其传热和散热性能优劣具有显著影响;不同条件下,性能最优的点阵不尽相同.在等流量下,A向节点偏移X点阵和A向八叉树点阵的传热性能最优,A向节点偏移X点阵的散热性能最优.在等压降下,A向节点偏移X点阵和B向节点偏移X点阵的传热性能最优,B向立方点阵和B向节点偏移X点阵的散热性能最优.在等泵功下,A向节点偏移X点阵和B向矩形杆金字塔点阵的传热性能最优,B向节点偏移X点阵和B向矩形杆金字塔点阵的散热性能最优.在固定孔隙率和特征尺寸下构建了现有点阵结构的传热与散热性能数据库,可作为新型点阵拓扑开发的比较基准,同时,可为不同工程设计中点阵结构的选型提供指导.

旋转爆轰燃烧室与涡轮导向器集成特性数值研究

为了研究叶栅稠度对旋转爆轰燃烧室-涡轮导向器流场分布和工作特性的影响,以便进一步优化旋转爆轰燃烧室与涡轮导向器的相关设计,基于SST k-ω黏性湍流模型求解二维非定常雷诺平均Navier-Stokes控制方程,并结合间歇因子转捩模型,爆轰燃烧机理采用正癸烷-空气单步反应,通过在初始流场施加高温高压区诱发爆轰波,分别对具有6种不同叶栅稠度导向器和不具备导向器的旋转爆轰燃烧室开展数值计算,对瞬态流场演变和波系结构进行了讨论分析,评估了不同叶栅稠度下导向器的工作特性。研究结果表明:导向器上下游均形成了动态的耙式激波包络面,其结构和强度受叶栅稠度影响,爆轰流场特性保证了叶栅通道自起动能力。导向器抑制了上游压力峰值,峰值衰减率最高可达60.87%。爆轰燃烧的总压增益得到提高,导向器出口增压比最高为1.24,出口增压比频率与叶栅稠度大小呈正相关,最高可达143.33 kHz。叶栅通道对爆轰产物具有一定流动调节能力,时均落后角最小为1.84°,出口时均马赫数最高为1.38,此外出口气流角均匀性显著提高。研究结果揭示了导向器对提高连续旋转爆轰涡轮发动机性能的潜在价值,对该种发动机的设计优化以及工程化应用提供了一定指导。