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底排点火燃烧过程的研究与数值分析

作　者: 代文灿
导　师: 陆欣
学　校: 南京理工大学
专　业: 兵器发射理论与技术
关键词: 底排药剂点火数值分析内弹道底排弹
分类号: TJ413.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文以底部排气弹的点火燃烧为工程背景,采用半密闭爆发器模拟底排弹出膛口时的压力突降情况,研究底排药剂燃烧火焰失稳、熄灭及复燃的特性,重点观测不同点火具对底排药剂点燃性能的影响。针对底排药柱在膛内的点火特点,建立了两种简化点火模型:一是基于主装药高温燃气对流换热的固相点火模型,并在半无穷大平板传热模型和恒定边界温度等简化条件下,获得了点火过程的解析解;二是基于点火具的气-固(液)两相流和炽热颗粒的点火模型。计算结果表明,模型能反映底排药柱的点火特性。建立了底排装置在腔内点火、燃烧及燃气流动的一维非稳态模型,并进行了数值模拟,获得了底排腔内压力、温度的分布特性。并将其作为底排药剂固相点火的环境温度,利用底排经典内弹道模型作为底排药剂固相点火的边界条件,来模拟一维的非稳态流动过程,揭示底排膛内的点火行为和特征。研究工作对指导底排装置的设计有一定的参考价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-23
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 国内外研究状况  12-22
  1.3 本文的主要工作  22-23
2 底排药柱在压力突降工况下的点火燃烧特性研究  23-38
  2.1 引言  23
  2.2 底排药柱非稳态点火过程研究  23-35
    2.2.1 试验装置  24
    2.2.2 试验过程及现象  24-35
  2.3 点火具烧蚀性试验研究  35-36
  2.4 底排药柱燃烧特性研究  36-37
    2.4.1 底排药柱结构  36-37
    2.4.2 各表面燃速的测定  37
  2.5 本章小结  37-38
3 底排药剂固相点火理论模型及数值计算  38-57
  3.1 燃气对流加热固相点火模型  38-41
    3.1.1 半无穷大平板简化模型  38-39
    3.1.2 简化模型的求解分析  39-41
  3.2 固相点火模型的简化分析解  41-46
    3.2.1 固定边界、火药不透明且表面接触温度保持不变  42-43
    3.2.2 固定边界、不透明、表面接受辐射热通量  43-44
    3.2.3 热气体对流加热简化模型的解  44-45
    3.2.4 简化分析解应用  45-46
  3.3 半无穷大平板点火模型的数值解  46-51
    3.3.1 边界温度保持不变的加温  46-48
    3.3.2 火药表面作用有辐射热通量的火药点火  48-51
  3.4 两相流点火模型  51-54
    3.4.1 基本假设  52
    3.4.2 基本方程  52-54
  3.5 单个炽热球形颗粒的点火模型  54-55
    3.5.1 基本假定  54-55
    3.5.2 基本方程  55
  3.6 本章小结  55-57
4 底排药柱膛内点火模型及数值分析  57-69
  4.1 底排药柱点火过程的物理描述  57-58
  4.2 底排燃烧室流动模型  58-60
    4.2.1 基本假定  59
    4.2.2 一维非稳态流动模型  59-60
  4.3 底排药柱简化点火模型  60-61
  4.4 数值计算方法  61-65
    4.4.1 基本方程组的数学处理  61-62
    4.4.2 差分格式  62-65
  4.5 计算结果及分析  65-68
    4.5.1 一维非稳态流动模型的计算结果及分析  65-67
    4.5.2 简化点火模型的计算结果及分析  67-68
  4.6 本章小结  68-69
5 结束语  69-70
  5.1 工作总结  69
  5.2 问题与展望  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-75

底排点火燃烧过程的研究与数值分析

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