针对长期立贮固体火箭发动机(Solid Rocket Motor,SRM)产生的蠕变问题,提出一种在不改变药柱基本结构的前提下,通过在药柱基质中植入特定形状的功能性可燃芯模(即“增强结构”)抑制药柱蠕变。首先,通过三维数值模拟方法分析固化降温和...针对长期立贮固体火箭发动机(Solid Rocket Motor,SRM)产生的蠕变问题,提出一种在不改变药柱基本结构的前提下,通过在药柱基质中植入特定形状的功能性可燃芯模(即“增强结构”)抑制药柱蠕变。首先,通过三维数值模拟方法分析固化降温和立式自重耦合作用下药柱蠕变分布规律。随后,采用变密度法中的固体各向同性材料惩罚模型(Solid Isotropic Material with Penalization,SIMP)对增强结构进行拓扑优化设计,确定植入增强结构的基本几何构型。最后,对比分析拓扑优化后增强结构的抗蠕变作用,得到最终优化设计结果。结果表明,在特定工况下,与无增强结构相比,含增强结构的固体火箭发动机药柱总变形、应力、应变下降明显,能有效抑制药柱蠕变。展开更多
固体火箭发动机声不稳定燃烧源于推进剂的燃烧增益与燃烧室声学空间相互耦合,并以声能的形式积聚形成声共振,所以抑制声不稳定燃烧的关键在于对声能的有效耗散。声学黑洞(Acoustic Black Hole,ABH)作为一种新型的波操纵技术,利用阻抗的...固体火箭发动机声不稳定燃烧源于推进剂的燃烧增益与燃烧室声学空间相互耦合,并以声能的形式积聚形成声共振,所以抑制声不稳定燃烧的关键在于对声能的有效耗散。声学黑洞(Acoustic Black Hole,ABH)作为一种新型的波操纵技术,利用阻抗的变化实现降低波速、增加波幅的目的,为吸声结构的设计提供了新思路。本文针对某试验发动机不稳定燃烧问题,提出应用声学黑洞的发动机声能耗散设计方法(ABH声陷阱),以提升燃烧稳定性。基于理论方法分析了ABH声陷阱中声波随传播距离的变化规律,提出了发动机中的应用方案。通过有限元仿真方法研究了含有三种几何参数ABH声陷阱发动机声学特性,结果表明:ABH声陷阱宽频范围内可以有效降低发动机内的声压,结合实际发动机燃面声激励,0~3000 Hz内33.50%~43.12%的声能可被ABH声陷阱吸收。该研究为新型固体火箭发动机抑制声不稳定燃烧提供了新思路。展开更多
文摘针对长期立贮固体火箭发动机(Solid Rocket Motor,SRM)产生的蠕变问题,提出一种在不改变药柱基本结构的前提下,通过在药柱基质中植入特定形状的功能性可燃芯模(即“增强结构”)抑制药柱蠕变。首先,通过三维数值模拟方法分析固化降温和立式自重耦合作用下药柱蠕变分布规律。随后,采用变密度法中的固体各向同性材料惩罚模型(Solid Isotropic Material with Penalization,SIMP)对增强结构进行拓扑优化设计,确定植入增强结构的基本几何构型。最后,对比分析拓扑优化后增强结构的抗蠕变作用,得到最终优化设计结果。结果表明,在特定工况下,与无增强结构相比,含增强结构的固体火箭发动机药柱总变形、应力、应变下降明显,能有效抑制药柱蠕变。
文摘固体火箭发动机声不稳定燃烧源于推进剂的燃烧增益与燃烧室声学空间相互耦合,并以声能的形式积聚形成声共振,所以抑制声不稳定燃烧的关键在于对声能的有效耗散。声学黑洞(Acoustic Black Hole,ABH)作为一种新型的波操纵技术,利用阻抗的变化实现降低波速、增加波幅的目的,为吸声结构的设计提供了新思路。本文针对某试验发动机不稳定燃烧问题,提出应用声学黑洞的发动机声能耗散设计方法(ABH声陷阱),以提升燃烧稳定性。基于理论方法分析了ABH声陷阱中声波随传播距离的变化规律,提出了发动机中的应用方案。通过有限元仿真方法研究了含有三种几何参数ABH声陷阱发动机声学特性,结果表明:ABH声陷阱宽频范围内可以有效降低发动机内的声压,结合实际发动机燃面声激励,0~3000 Hz内33.50%~43.12%的声能可被ABH声陷阱吸收。该研究为新型固体火箭发动机抑制声不稳定燃烧提供了新思路。
