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燃气喷射角度对含硼固体火箭超燃冲压发动机补燃室燃烧效率的影响 被引量：9
1
作者 凌江 徐义华 +1 位作者 孙海俊 冯喜平 《火箭推进》 CAS 2022年第1期69-75,89,共8页
固体火箭燃气超燃冲压发动机具有高比冲、结构简单、流量易调节等优点,然而在超音速空气流的补燃室中,如何让燃料更好地与空气掺混,增加颗粒停留时间,在较短时间内释放出更多的燃烧焓成为目前研究的重点。采用Realiazble k-ε湍流模型,... 固体火箭燃气超燃冲压发动机具有高比冲、结构简单、流量易调节等优点,然而在超音速空气流的补燃室中,如何让燃料更好地与空气掺混,增加颗粒停留时间,在较短时间内释放出更多的燃烧焓成为目前研究的重点。采用Realiazble k-ε湍流模型,单步涡团耗散模型,在King的硼颗粒点火燃烧模型的基础上考虑了硼颗粒在高速气流当中的气动剥离效应,利用龙格-库塔算法迭代计算硼颗粒点火燃烧过程,对燃气进气方向与轴向夹角从45°~180°的10种进气方式下的补燃室进行了三维两相燃烧流动计算,分析了各种进气角下的燃气燃烧效率、硼颗粒燃烧效率以及总燃烧效率。结果表明:当一次燃气喷射角度与轴向夹角逐渐增加时,燃气与颗粒燃烧效率逐渐增加,并在180°时燃烧效率和比冲为最高。 展开更多
关键词 航天推进系统 硼粉 固体火箭 超燃冲压 两相流二次燃烧
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喷注方式对粉末火箭发动机燃烧性能的影响 被引量：3
2
作者 谷湘 徐义华 +3 位作者 孙海俊 胡坤 郭宇 冯喜平 《兵器装备工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第9期118-125,共8页
为了掌握粉末火箭发动机燃烧特性,采用数值计算方法研究了Mg颗粒粒径、氧燃比以及Mg颗粒喷注方式对发动机燃烧性能的影响,燃烧模型采用涡耗散/有限速率模型控制,考虑了氧化层厚度对Mg颗粒熄火的影响。结果表明:氧燃比1.5,5μm、10μm、1... 为了掌握粉末火箭发动机燃烧特性,采用数值计算方法研究了Mg颗粒粒径、氧燃比以及Mg颗粒喷注方式对发动机燃烧性能的影响,燃烧模型采用涡耗散/有限速率模型控制,考虑了氧化层厚度对Mg颗粒熄火的影响。结果表明:氧燃比1.5,5μm、10μm、15μm、20μm、25μm的粒径中颗粒粒径5μm时点火时间最短,颗粒粒径10μm的镁粉燃烧效率最高;在粒径为10μm时,1、1.5、2的氧燃比中氧燃比为1.5时镁粉燃烧效率最高;在粒径10μm、氧燃比1.5时,轴向圆形喷注方式下的颗粒扩散效果好,燃烧比较充分;轴向环形喷注方式下的颗粒离散效果差,燃烧效率低;带钝体的喷注方式下气固掺混充分,燃烧效率最高。 展开更多
关键词 环形粉末火箭发动机 点火燃烧 颗粒粒径 氧燃比 喷注方式
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分流叶片前缘掠对微小型离心压气机气动性能影响 被引量：4
3
作者 范铭轩 刘景源 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期107-121,共15页
为了研究分流叶片前缘掠角对微小型离心叶轮流场及气动性能的影响,应用数值模拟及理论分析,对一带有分流叶片的离心叶轮进行了研究。结果表明:分流叶片前缘后掠增强离心叶轮气动性能的机制,一方面为分流叶片对主叶片泄漏涡的分流效应,... 为了研究分流叶片前缘掠角对微小型离心叶轮流场及气动性能的影响,应用数值模拟及理论分析,对一带有分流叶片的离心叶轮进行了研究。结果表明:分流叶片前缘后掠增强离心叶轮气动性能的机制,一方面为分流叶片对主叶片泄漏涡的分流效应,以及分流叶片攻角增大致使其吸力面高速低压气流对主叶片泄漏涡的引射效应;另一方面,随分流叶片前掠角度增大,其肩部的膨胀及压缩效应增强,对主叶片压力面气动干扰增强,使主叶片压力面负荷降低,当分流叶片后掠角度增大时,气流相对分流叶片前缘攻角变大使分流叶片气动负荷变大,另外,攻角变大导致分流叶片吸力面气流加速、流线弯曲变大,气动负荷增大。在进行分流叶片设计时,权衡结构重量、气动性能等因素,建议分流叶片前缘后掠角取值在8°~16°。 展开更多
关键词 离心压气机 分流叶片 前缘掠角 流场特性 气动性能 数值模拟
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铁颗粒非均相着火模型与着火特性研究
4
作者 蔡平 徐义华 +4 位作者 胡坤 陈宣任 杨志豪 孙海俊 任冠龙 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期91-102,共12页
基于缩小未反应核模型,考虑氧化层对氧气的扩散影响,构建了空气中Fe颗粒的非均相着火模型.模型计算的着火温度与实验着火温度的最大误差为6.95%,与Mi等的着火模型对比,两者所计算的颗粒升温速率基本一致,着火延迟时间的数量级相同.基于... 基于缩小未反应核模型,考虑氧化层对氧气的扩散影响,构建了空气中Fe颗粒的非均相着火模型.模型计算的着火温度与实验着火温度的最大误差为6.95%,与Mi等的着火模型对比,两者所计算的颗粒升温速率基本一致,着火延迟时间的数量级相同.基于该模型研究了环境压强、氧气浓度、初始氧化层厚度和颗粒粒径对着火温度、着火延迟的影响.结果表明:着火温度、着火延迟时间随环境压强、氧气浓度增大而减小,随初始氧化层厚度增厚而增大;粒径小于10μm的范围内,着火温度随粒径减小而增大,粒径在10~50μm范围内,粒径对着火温度影响不大;随着粒径增加,着火延迟时间增加. 展开更多
关键词 铁颗粒 燃料 非均相着火模型 着火温度 着火延迟
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Mg在CO_(2)/Ar混合气体中的双反应区燃烧模型研究
5
作者 胡坤 徐义华 +1 位作者 田乐 王英鹏 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期156-165,共10页
Mg粉/CO_(2)是实现火星探测原位资源利用的理想推进剂。针对Mg颗粒在含CO_(2)混合大气中燃烧,基于火焰层假设,建立了Mg在CO_(2)/Ar混合气体中的双反应区燃烧模型,分析了Mg在CO_(2)/Ar燃烧过程中各组分质量分数、各组分流量、颗粒和火焰... Mg粉/CO_(2)是实现火星探测原位资源利用的理想推进剂。针对Mg颗粒在含CO_(2)混合大气中燃烧,基于火焰层假设,建立了Mg在CO_(2)/Ar混合气体中的双反应区燃烧模型,分析了Mg在CO_(2)/Ar燃烧过程中各组分质量分数、各组分流量、颗粒和火焰层的温度分布,研究了环境压强、CO_(2)质量分数、环境温度和颗粒粒径对燃烧特性的影响。结果表明:环境压强增大,颗粒温度增大、火焰层温度变化不大。在环境压强低于20 kPa时,火焰层半径随环境压强升高快速增大,颗粒燃烧时间随环境压强升高快速变短,随后都基本保持不变;CO_(2)质量分数增大,颗粒温度与火焰层温度升高、火焰层半径减小、颗粒燃烧时间缩短;环境温度增大,颗粒温度变化不大、火焰层温度升高、火焰层半径减小、颗粒燃烧时间延长;颗粒粒径增大,颗粒温度与火焰层半径变化不大、火焰层温度降低、颗粒燃烧时间延长。 展开更多
关键词 金属燃料 Mg/CO_(2)燃烧模型 火焰层半径 火焰层温度 燃烧时间
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动壁作用下流化气量对粉末供给特性的影响研究 被引量：9
6
作者 任冠龙 孙海俊 +2 位作者 徐义华 卢洪义 胡晓安 《航空兵器》 CSCD 北大核心 2022年第3期73-81,共9页
粉末燃料流化输送特性是粉末发动机燃料供给系统设计的一个关键,为深入研究粉末燃料的流化特性,本文基于气固双流体模型,通过UDF实现活塞运动,初步建立了考虑运动壁面作用下的稠密气固两相数值计算模型,并开展了不同流化气量条件下粉末... 粉末燃料流化输送特性是粉末发动机燃料供给系统设计的一个关键,为深入研究粉末燃料的流化特性,本文基于气固双流体模型,通过UDF实现活塞运动,初步建立了考虑运动壁面作用下的稠密气固两相数值计算模型,并开展了不同流化气量条件下粉末燃料的流化过程以及流化特性研究。结果表明:在启动阶段,不同工况下气体对颗粒的卷吸输出量均大于理论流量,同时粉末储箱内压强和运动壁面受力均大于稳定输送阶段,且颗粒输出量和粉末储箱压强均随流化气量的增大而增大;在稳定输送阶段,运动壁面向前推送的粉末量与流化气卷吸的粉末量达到动态平衡,不同工况下都能形成较为稳定的气固型面,且粉末平均流量均小于理论流量,粉末平均流量随着流化气量的增大而增大,颗粒床层的高度随着流化气量的增大而降低。 展开更多
关键词 粉末发动机 双流体模型 稠密两相流 质量流量 流化过程 活塞运动
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流化进气口数量对粉末燃料供给特性的影响 被引量：5
7
作者 邓哲 任冠龙 +3 位作者 沈文 蔡平 薛瑞 孙海俊 《弹箭与制导学报》 北大核心 2023年第3期115-124,共10页
粉末燃料供给特性是影响粉末发动机工作性能的关键因素之一,为探究粉末燃料的流化和输送过程,通过用户自定义函数实现运动壁面运动,构建了气体-粉末-运动壁面多作用耦合模型,基于欧拉双流体模型,开展了不同进气口数量对粉末燃料供给特... 粉末燃料供给特性是影响粉末发动机工作性能的关键因素之一,为探究粉末燃料的流化和输送过程,通过用户自定义函数实现运动壁面运动,构建了气体-粉末-运动壁面多作用耦合模型,基于欧拉双流体模型,开展了不同进气口数量对粉末燃料供给特性的数值模拟研究,并总结了动壁作用下的稠密气固两相流动规律。研究结果表明:在供粉初期,不同进气口数量下的固相流型演化过程相似,但粉末储箱上部的粉末体积分数随进气口数量增加而降低;在供粉中后期,随进气口数量的增加,粉床高度降低,粉末储箱下部的粉末体积分数增大。当进气口数量为6时,相比数量4和2时,粉末流量波动和压力波动分别降低了约7.6%和30.1%,即适当增加进气口数量,有利于提高粉末供给稳定性。 展开更多
关键词 粉末发动机 粉末供给特性 进气口 气固两相流 准二维结构 数值模拟
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镁粉与二氧化碳动态点火燃烧特性数值研究 被引量：1
8
作者 李俊杰 徐义华 谷湘 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期365-373,共9页
Mg粉/CO_(2)粉末发动机是火星探测中较为理想的原位资源利用方案,为了掌握Mg/CO_(2)粉末发动机稳定点火燃烧特性,在考虑氧化层厚度对Mg颗粒熄火影响的基础上,基于涡耗散/有限速率模型建立了点火燃烧模型,并应用数值计算方法研究了Mg粉... Mg粉/CO_(2)粉末发动机是火星探测中较为理想的原位资源利用方案,为了掌握Mg/CO_(2)粉末发动机稳定点火燃烧特性,在考虑氧化层厚度对Mg颗粒熄火影响的基础上,基于涡耗散/有限速率模型建立了点火燃烧模型,并应用数值计算方法研究了Mg粉颗粒粒径(5μm,10μm,15μm,20μm和25μm)、入口预混气流雷诺数(1500,2000,2500,3000和3500)和CO_(2)/Mg氧燃比(0.5,1,1.5,2和2.5)对Mg粉/CO_(2)动态点火燃烧的影响。计算结果表明:雷诺数和氧燃比恒定时,随着粒径从5μm增加到10μm,平均温度升高,平均点火时间延长,燃烧效率增加;随着粒径从10μm增加到25μm,平均温度降低,平均点火时间延长,燃烧效率减少。粒径和氧燃比恒定时,平均温度随雷诺数增加而下降;平均点火时间和燃烧效率随雷诺数增加基本不变。粒径和雷诺数恒定,随着氧燃比从0.5增大到1.5,平均温度升高;随着氧燃比从1.5增大到2.5,平均温度下降;平均点火时间和燃烧效率随氧燃比增大基本不变。 展开更多
关键词 Mg/CO_(2) 点火燃烧 颗粒粒径 雷诺数 氧燃比
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