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固-膏体燃气发生器热结构分析和仿真

罗叶刚 邢玉明 刘鑫 梁材

罗叶刚, 邢玉明, 刘鑫, 等 . 固-膏体燃气发生器热结构分析和仿真[J]. 北京航空航天大学学报, 2018, 44(8): 1772-1779. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0660
引用本文: 罗叶刚, 邢玉明, 刘鑫, 等 . 固-膏体燃气发生器热结构分析和仿真[J]. 北京航空航天大学学报, 2018, 44(8): 1772-1779. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0660
LUO Yegang, XING Yuming, LIU Xin, et al. Thermal structure analysis and simulation of solid-gelled propellant gas generator[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2018, 44(8): 1772-1779. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0660(in Chinese)
Citation: LUO Yegang, XING Yuming, LIU Xin, et al. Thermal structure analysis and simulation of solid-gelled propellant gas generator[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2018, 44(8): 1772-1779. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0660(in Chinese)

固-膏体燃气发生器热结构分析和仿真

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2017.0660
详细信息
    作者简介:

    罗叶刚  男, 硕士研究生。主要研究方向:高效传热传质技术

    邢玉明  男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:高效传热传质设备技术及基础研究、高温相变储能材料与技术、弹射动力装置与技术、空间热动力发电技术

    通讯作者:

    邢玉明, E-mail: xym505@126.com

  • 中图分类号:  V553.1+3;TJ768

Thermal structure analysis and simulation of solid-gelled propellant gas generator

More Information
  • 摘要:

    固-膏体燃气发生器是一种新型的燃气发生系统,是潜地导弹变深度弹射系统中的核心部件。为了研究固-膏体燃气发生器工作后膏体储存室的温度分布情况,采用源项法结合动网格技术、RNG k-ε湍流模型和离散坐标(DO)辐射模型对固-膏体燃气发生器的工作过程进行了数值仿真,并对不同膏体推进剂挤压流量下的膏体推进剂的温度分布作了对比研究。结果表明,传入膏体储存室的热量大部分来自于挤压室内的高温燃气,且整体热量的传导主要在轴向进行。随着膏体推进剂挤压流量增加,膏体储存室内的最高温度和平均温度均有所增加。研究结果可以为该型号固-膏体燃气发生器的热防护设计和改进提供相关参考。

     

  • 图 1  固-膏体发射动力系统示意图

    1—固体推进剂;2—一级喷管;3—喷注孔;4—二级喷管;5—膏体推进剂(石墨材料);6—挤压活塞;7—引流喷管;8—点火器

    Figure 1.  Schematic diagram of solid-gelled propellant emission dynamic system

    图 2  固-膏体燃气发生器的结构

    1—垫片;2—活塞;3—隔热层;4—内筒;5—二级喷管(石墨材料);6—膏体燃烧室(二级燃烧室);7—一级喷管(石墨材料);8—固体燃烧室(一级燃烧室);9—膏体挤压室。

    Figure 2.  Structure of solid-gelled propellant gas generator

    图 3  固-膏体燃气发生器模型网格

    Figure 3.  Model mesh of solid-gelled propellant gas generator

    图 4  网格独立性分析

    Figure 4.  Mesh independence analysis

    图 5  初始时刻的温度和压力分布云图

    Figure 5.  Contours of temperature distribution and pressure distribution in initial state

    图 6  燃烧时间为0.8 s时的温度和压力分布云图

    Figure 6.  Contours of temperature distribution and pressure distribution when burning time is 0.8 s

    图 7  压力随时间的变化曲线

    Figure 7.  Curves of pressure varying with time

    图 8  稳态时的温度分布云图

    Figure 8.  Contours of temperature distribution in steady state

    图 9  最高温度随迭代步数的变化曲线

    Figure 9.  Curve of the highest temperature varying with iterations steps

    图 10  不同挤压流量下稳态时的温度分布云图

    Figure 10.  Contours of temperature distribution in steady state under different extrusion flow rates

    图 11  不同挤压流量下膏体储存室温度

    Figure 11.  Temperature of gelled propellant storage space under different extrusion flow rates

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-25
  • 录用日期:  2018-02-25
  • 网络出版日期:  2018-08-20

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