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气体发生式推进系统降温与点火特性分析

作　者: 孙涛
导　师: 黄敏超
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 航空宇航科学与技术
关键词: 推进系统气体发生剂翅片辐射降温器点火过程
分类号: V433
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

论文以气体发生式推进系统作为研究对象,通过建立数学模型和仿真模型,对其降温、点火装置的结构进行了研究设计。并建立了地面实验系统,通过实验验证了降温组件的性能。主要内容包括:1、对翅片辐射降温器的设计方法进行了探索。采用螺旋通道使气体与降温器内壁面充分对流换热,用翅片加强降温器壳体与外界的辐射换热;建立数学模型,并运用流体仿真计算软件进行数值仿真计算,通过对仿真计算结果的分析比较,得出最佳设计参数。2、对三种翅片辐射降温器进行地面实验。针对应用领域的要求,设计并加工出了三种不同的翅片辐射降温器,并建立了地面实验系统,检验了三个加工件的降温性能。3、研究了气体发生剂单元的点火过程。运用热力计算的方式探索了气体发生剂配方的设计方法,完成了对气体发生剂单元结构的设计;并对点火技术进行了研究,确定了最佳的点火方式。4、对仿真软件的原理进行了介绍,通过对共用节点法、接触耦合法和流固耦合法三种爆炸仿真方法的分析,结合本文研究对象的特点,在仿真过程设计过程中采用了以多物资流固耦合法为主、其它方法为辅的方法,取得了较好的效果。5、为气体发生剂单元建立了仿真模型,并采用较为合适的材料模型、状态方程和仿真参数,对它的工作过程进行了仿真分析,直观地观察了燃气的膨胀过程、燃气对膜片的切割分离过程和膜片的破口形状。

全文目录

目录  4-6
图目录  6-7
表目录  7-8
摘要  8-9
Abstract  9-10
第一章绪论  10-15
  1.1 研究背景与意义  10-11
  1.2 国内外相关研究及综述  11-13
    1.2.1 冷气推进系统  11-12
    1.2.2 翅片  12-13
    1.2.3 气体发生剂  13
  1.3 气体发生式推进系统研究中存在的问题  13-14
  1.4 本文的主要工作  14-15
第二章翅片辐射降温器工作特性仿真研究  15-31
  2.1 引言  15
  2.2 翅片辐射降温器的初步设计  15-20
    2.2.1 翅片的应用与选择  15-18
    2.2.2 翅片辐射降温器的结构及基本尺寸  18-19
    2.2.3 壳体材料的选择  19-20
  2.3 翅片辐射降温器性能数值仿真计算  20-30
    2.3.1 辐射模型的选择  20-21
    2.3.2 翅片辐射降温器的数学模型  21-24
    2.3.3 仿真计算及结果分析  24-29
    2.3.4 结论  29-30
  2.4 小结  30-31
第三章翅片辐射降温器实验研究  31-44
  3.1 引言  31
  3.2 翅片辐射降温器的加工件设计  31-34
    3.2.1 翅片辐射降温器的主要尺寸  31-32
    3.2.2 翅片辐射降温器的改进设计  32-33
    3.2.3 翅片辐射降温器的加工件  33-34
  3.3 翅片辐射降温器地面实验  34-43
    3.3.1 翅片辐射降温器地面实验系统  34-38
    3.3.2 翅片辐射降温器地面实验数据  38-43
  3.4 小结  43-44
第四章推进系统点火过程仿真研究  44-58
  4.1 引言  44
  4.2 气体发生剂单元结构设计  44-46
    4.2.1 点火过程  44
    4.2.2 气体发生剂单元结构  44-46
  4.3 气体发生剂的配方设计  46-49
    4.3.1 气体发生剂的性质  46
    4.3.2 气体发生剂的热力计算  46-49
  4.4 点火方式研究  49-50
    4.4.1 点火技术  49-50
    4.4.2 气体发生剂点火方式的选择  50
  4.5 点火过程数值仿真  50-57
    4.5.1 计算方程  51
    4.5.2 软件算法  51-52
    4.5.3 数值模拟的方法  52
    4.5.4 结构形状及材料模型  52-53
    4.5.5 单元网格划分及求解设置  53-54
    4.5.6 仿真计算结果  54-57
  4.6 小结  57-58
第五章结束语  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-66
攻读硕士期间发表的论文  66

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