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摘要底排点火具对底排药剂点火的不一致性是引起底部排气弹射程散布的重要因素之一。为了研究导致点火不一致性的因素和揭示点火机理，分析了某155mm底部排气弹出膛口后点火具对底排药柱二次点火的过程和特点。基于气体一颗粒两相射流理论，提出了一种两相流强化点火模型。该模型综合考虑了纯燃气与两相射流藕合过程，以及固体一气体或液体一气体两相流对固体底排药的热辐射、热对流和热传导复合传热机制。针对底排装置出膛口后的二次点火过程进行了数值模拟，计算得到了底排药剂软化时间和点火延迟时间，数值模拟结果与实验结果基本吻合。该模型对固体火药类似点火过程具有普适性。34097
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关键词 流体力学 两相流 点火模型 底排药剂;数值模拟
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Numerical simulation of two-phase flow in composite propellants
Abstract The inconsistent ignition of base bleed igniter for base bleed grain is one of the important factorn resulting in rang dispersion. For the sake of investigation the inconsistent causes of ignition and reveal the ignition mechanisn of base bleed ignite, the reignition process and characteristics of base bleed grain ignited by igniter after a 155mm base bleed projectile flied out of the gun muzzle was analyzed. A two-phase flow strengthened ignition model was established based on gas-particle two-phase jet theory. In the model, the coupling process of pure gas and two-phase jet , and a complex heat transfermechanisrm,，including heat radiation,heat convection and heat conduction,of solid-gas or liquid-gas two-phase flow in solid base bleed grain were considered.To obtain the ignition softening time and ignition delay time of base bleed grain,the reignition process was numerically simulated.The numerically simulated results were basically in agreement with the experimental results. The model is suitable for solid propellant which has the similar ignition process.
Keywords fluid mechanics; two-phase flow; ignition model; base bleed grain;numerical simulation
目 次
1 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本文的主要研究内容 5
2 底排药剂固相点火理论模型 5
2.1引言 5
2.2 底排药柱燃烧特性研究 6
2.3 本章小结 8
3 底排药剂固相点火理论模型 8
3.1 传热基础模型 8
3.2 底排药剂点火模型 11
3.3 固相点火理论 12
3.4 燃气加热固相点火模型 12
3.5 两相流点火模型 13
4．编程及演示 21
4.1 VB程序介绍 21
4.2 语言特点 21
结论 22
参考文献24
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
本课题“复合推进剂两相流点火数值模拟”属于应用基础科学研究范围。对底排药柱点火的研究有很多，其点火的方式过程也十分复杂, 加热方式依次出现了很多，有发射药高温燃气对流激波加热方式、热辐射加热方式和气体—颗粒两相射流加热方式。出膛口后，底排药柱经过了失稳—熄灭—复燃的强非稳态过程的燃烧经历。然后点火具开始启动后,点火具气体—颗粒两相射流将会开始起作用，并且对底排药柱的点火激励起主导作用。在火炮膛内的底排装置里面，其中口部密封片处被打开,火炮里面的发射药燃气由底排装置内部流入到出炮口,它的是点火激励的主要传热方式是由发射药的高温燃气的对流和热传导组成。试验表明,在火炮膛内，发射药产生的气体将底排药柱点燃,但这种方式是不可靠的,经常在出炮口的后效期内，由于瞬态卸压而造成底排火焰失稳并熄灭[1-2]。所以,在实际研究中为了提高底排点火的可靠性,研究人员大多选取专用的点火具,这些点火具内装有烟火类点火药剂,其点火射流为气体一颗粒两相流[3-4],由气相和颗粒相共同组成,其中颗粒相可能有两种物态,即液态或固态，与其温度有关，当然还与颗粒本身的物化性能有关。如果颗粒的起始温度超过 ，但点火射流经过小孔膨胀和颗粒飞越一定距离后，气相和颗粒相的温度都会降低，如果这时和药柱的表面层相接触时，颗粒相可能是液态，也可能是固态。如果液态的颗粒接触底排药剂表面所产生碰撞，将发生飞溅损失并且会造成二次碰撞。固态的颗粒触碰药剂表面产生碰撞，发生的过程不但和颗粒自身的性能有联系，还和底排药剂的表面性能有联系。所以我们可以得出，当底排药剂未达到使其软化表面的温度时，射流中的固态的颗粒可以产生刚性碰撞，所以不能粘附在药剂表面。本文意在分析底排药柱的二次点火过程,根据热点火机制,创建一种固相点火的理论模型并进行数值模拟,然后我们可以进行计算得出所需的点火延迟时间，并依据二次点火的特性参量来解释之前的实验现象,从而可以分析底部排气弹的二次点火时间和射程的离散分布，并对我们之后的研究提供了理论基础。与此同时，此模型具有普适性，对我们之后类似的点火过程提供了帮助。
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