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摘要固体燃料冲压发动机(Solid Fuel Ramjet，简称SFRJ)比冲高、结构简单、成本低，这些优点使得它成为飞行器理想的推进装置，有多个国家已在积极研制中。但是其燃烧室内流场的理论研究还不成熟，仍需要多方面积极探索。本文采用数值模拟的方法建立适用于固体燃料冲压发动机的流动与燃烧模型，较为深入地研究了固体燃料冲压发动机的特性。
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根据假设将燃料表面处理为质量入口边界，利用建立的燃烧室定常流场数学模型，对35mm固体燃料冲压增程炮弹的进气道-燃烧室-喷管统一流场进行了数值仿真。得到了其在固定边界条件下的稳态流场分布。另外通过变喷管喉径、变台阶高度、变燃料质量流量分析了其流场参数、再附点、产物分布等的变化规律。28564
关键词 燃烧室 流场 燃烧 质量入口边界 台阶高度 再附点
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Numerical Simulation of Internal Flow Field in Solid Fuel Ranjet
Abstract
The high specific impulse ，simple structure and low cost of Solid Fuel Ramjet(SFRJ) make it be the ideal propulsion device of aircraft. Nowadays , there are numbers of countries trying actively to research it. But the theory of its combustion chamber flow field is not mature,and many probrems still need to be actively explored. In this paper, the numerical simulation method is suitable for the establishment of solid fuel ramjet flow and combustion model, and more in-depth study of the characteristics of the solid fuel ramjet are done.
Based on the assumption of the quality of the fuel inlet boundary surface treatment, using the combustion chamber constant flow field mathematical model , the 35mm solid fuel ramjet extended range projectile inlet - chamber - nozzle unified flow field is simulated. the steady-state flow field in the distribution of fixed boundary conditions is Obtained. In addition ,by varying the nozzle throat diameter, the step height, the fuel mass flow, changing laws of the flow field parameters, reattachment point, the product distribution are analysed.
Keywords the combustion chamber flow field combustion the quality of the fuel inlet boundary the step height reattachment point
目 次
1 绪论 1
1.1 课题的意义和应用价值 1
1.2 冲压发动机的类型及特点 1
1.3 国内外固体燃料冲压发动机应用和发展现状 2
1.4 论文主要研究内容 4
2 物理与数学模型 5
2.1 SFRJ的基本结构及其原理、特点 5
2.2 固体燃料冲压发动机内流场简化假设 6
2.3 计算网格 7
2.4 数值计算方法 9
2.5 发动机内流场仿真模型 10
3 冷流条件下内流场数值模拟结果与分析 13
3.1 波系结构 13
3.3 冷流条件下再附点位置 19
3.4 非设计点的数值模拟 22
3.5 小结 24
4 含化学反应的内流场数值模拟结果与分析 25
4.1 流场特征分析 25
4.2 不同燃面条件下的数值仿真 29
4.3 小结 34
结 论 35
致 谢 36
参考文献37
1 绪论
1.1 课题的意义和应用价值
目前武器系统的发展已成为一个大国发展必不可少的军事力量，追求高速、远程、高精度的武器已成为各国竞相发展的目标，其中远程更受到各军事研究所的重视。与传统的火箭发动机相比，选择固体燃料冲压发动机(Solid Fuel Ramjet，简称SFRJ)作为动力装置，其具有比冲高、可实现全程动力飞行等优点，这将有助于提高导弹等飞行器的射程、突防能力和生存能力。目前冲压发动机推进技术已成为世界各国高度重视并研究的先进技术之一[1]，为提升本国军事实力，许多国家都开始了对SFRJ的研究，其中很多已成功完成以SFRJ为动力