弹用涡喷发动机风车起动过程仿真及性能分析

针对弹用涡喷发动机风车起动过程的特点,提出一种仿真求解机制:点火前的风车过程利用径向基函数神经网络(RBFN)方法建模仿真;点火后的加速过程则采用部件匹配法建立发动机动态模型仿真求解.动态模型的非线性方程组,利用粒子群优化算法(PSO)求解,解决了传统迭代解法受初值影响不易收敛的问题.计算结果与试验数据吻合较好,证明所...     

水下航行器热动カ系统固体药柱燃烧模型与仿真

药柱的几何形状、尺寸和燃烧面积直接决定着水下航行器动力系统的启动特性，也影响着推进剂供应管路的设计，所以对药柱的燃烧特性进行精确建模。在建立药环和2种药柱的燃烧模型的基础上，同时引用其它部件数学模型，建立动力系统启动过程的完整数学模型，并采用Mat-lab进行仿真实验计算，研究2种药柱对启动过程的影响。结果表明，改进后的实心药柱能够很好地改善水下航行器热动力系统启动过程。     

末制导炮弹发动机点火时间的确定

确定了末制导炮弹发动机点火时间的范围,分析了发动机点火时间和射角对无控弹道射程的影响,同时分析了发动机点火时间对惯性制导启控点散布的影响.结果表明,在发动机点火时间范围内,点火时间对无控弹道射程和惯性制导启控点散布影响不大.     

固体火箭推进剂的模拟低温点火冲击试验加载方法研究

固体火箭推进剂低温下点火瞬间高速加载的耦合作用可能会导致推进剂结构发生破坏,针对此问题,利用推进剂中止熄火的原理,设计了一种中止压力可控模拟点火冲击试验装置,以点火药燃烧产生的燃气对推进剂进行模拟点火冲击。点火压力根据药室容积和点火药量之间的计算公式确定,中止压力通过爆破片破片压力控制。通过对点火冲击过程的压力与时间和升压速率与时间关系曲线分析,得知点火压力和点火方式对点火药燃气的升压速率影响较大。多次重复试验表明：该加载方法中止压力可控,压力偏差<±5%;弱点火时升压速率为2 000 MPa/s,强点火时升压速率达到5 000 MPa/s, 高于通常发动机点火的升压速率;可作为固体火箭推进剂模拟低温点火冲击的研究手段。     

环境压力对铝氧反应点火过程影响的计算分析

为了研究环境的压力对铝氧反应点火过程的影响,运用零维均质点火模型,利用CHEMKIN-PRO闭式均相反应器进行求解计算;分析了点火过程中主要基元反应对点火过程的影响,计算了参与点火过程的主要物质摩尔分数随时间的变化规律;重点计算了在2300 K初始温度不同环境压力下（1～9 atm）的点火延迟时间,点火延迟时间与环境压力的拟合关系式为t＝3．36×10－7 p0－0．99;获得了不同环境压力时组分O2、Al（l）、Al2O、Al2O2、AlO、Al2O3、O、AlO2、Al、Al2 O（l）在点火过程中的摩尔分数变化规律。     

基于粒子群算法的防空修正弹控制方法研究

为了提高防空弹道修正弹拦截机动目标的能力,提出了一种弹载执行机构的控制方法.建立了防空弹道修正弹的质点弹道模型,根据弹道修正的基本原理,得到了脉冲控制的优化模型;针对脉冲控制的特点给出了脉冲点火控制策略;应用粒子群算法对脉冲控制指令进行了优化.通过引入脉冲能量消耗最小原则改进了适应度函数,搜索了控制指令的全局优化解.仿...     

模压可燃药筒点火特性

采用密闭爆发器试验考察了可燃药筒定容点火性能,分析了装填密度与点火强度对可燃药筒定容点火性能的影响,并与4/7-单的定容点火特性进行了比较.结果表明,可燃药筒的点火过程分为3个阶段,电点火击发阶段、着火阶段与可燃药筒初始燃烧阶段.与4/7-单相比,可燃药筒的点火段压力上升迅速,燃气生成速率大,点火时间短.随着点火强度的提高,可燃药筒定容点火时间缩短,压力上升速率加快,而装填密度对药筒点火特性影响不明显.     

含能材料等离子体点火过程的强瞬态二维热传导分析

针对在等离子体点火过程中,当热量传播速度为有限值时,其传热机理和适用经典傅里叶定律时热量传播速度为无限大时完全不同。通过对傅里叶定律进行修改,使其能够在强瞬态导热中应用。在柱坐标下建立火药颗粒强瞬态热传导的轴对称二维数学物理模型,并进行数值模拟,计算得到了火药颗粒内部温度场分布,分析了不同因素对等离子体点火性能特别是点火延迟的影响以及火药颗粒内部加入热电偶后对内部温度场分布的影响。计算结果表明：等离子体辐射温度越高,点火延迟越小;辐射吸收层越小,表面温度达到着火点所需时间越短,点火延迟也就越小;松驰时间对等离子体点火产生滞后影响,松驰时间大使热传导系统保持原有稳走状态的能力就强,热传导能量难以向内部渗透。当插入热电偶测量温度时,热电偶对温度场分布会产生影响。     

基于多层氧化层结构的硼颗粒点火模型研究

为了研究相关因素对硼颗粒点火过程的影响规律,基于多层氧化层结构,改进了硼颗粒的点火模型。该模型考虑了颗粒氧化层表面物质成分的变化、表面火焰面形成的物理过程,模型计算结果与实验数据具有较高的吻合度。应用该模型研究了环境压强、颗粒直径、气相氧化剂浓度以及环境温度对硼颗粒点火过程的影响规律。结果表明,环境压力越大,颗粒点火时间越短;颗粒粒径越大,颗粒表面氧化层越厚,从而延长了颗粒的点火时间;在较大颗粒直径（>5 μm）下增加环境内氧气浓度有利于颗粒点火,对小颗粒直径（≤5 μm)则无明显影响;水蒸气浓度越大,颗粒点火时间越短;环境温度越高,越有利于颗粒点火。     

微气体延期药柱球面燃烧模型

根据微气体延期药柱的特性，提出热点球面燃烧物理模型。基于该模型，根据热传导理论和阿累尼乌斯定律推导并归纳出反应速度、反应半径与反应时间的关系式ｒ＝Ｂｔ＾ｎ及ｖ＝ｎＢｔ＾ｎ－１，并将该式推广至线点火与面点火的情况。在实际设计工作中采用该模型，可以获得较为准确的延期药量与延期时间的设计参数。     

等离子体点火对PDE一维两相爆轰影响的数值计算

建立了PDE管内利用等离子体射流点火过程的一维两相流体动力学数学模型,并用CE/SE方法对管内两相爆轰过程进行了数值模拟。分析讨论了等离子体射流点火不同射流时间及点火能量对于爆轰波形成的影响。结果表明:与常规火花点火相比,等离子体射流点火可以缩短DDT时间约35%,缩短DDT距离约30%;在能够形成爆轰的情况下,等离子体点火能量和点火时间的增加对DDT距离影响很小。计算结果对提高脉冲爆轰发动机的运行频率具有重要的参考价值。     

不同环境压强下炭黑含量对聚乙烯点火和燃烧性能的影响

为了获得炭黑质量分数和环境压强对固体燃料聚乙烯点火和燃烧性能的影响,加工了不同组分配比的固体燃料样品。以CO2激光器作为点火源研究了它们的点火和燃烧特性。用高速摄影仪记录实验过程。用扫描电子显微镜观测了燃烧后的固体燃料表面形貌。分析了不同环境压强下不同组分配比固体燃料的点火燃烧过程、点火延迟时间和燃速。结果表明,固体燃料聚乙烯的点火过程为典型的气相点火,燃烧火焰属扩散火焰。点火延迟时间随着炭黑的加入急剧缩短,当炭黑质量分数大于20%时,炭黑质量分数的增加对点火延迟时间的影响很小。点火延迟时间随着环境压强的增加缩短,当环境压强大于0.2MPa时,环境压强的增加对点火延迟时间的影响也很小。根据实验结果,采用最小二乘法,拟合得到了环境压强为0.1,0.2,0.3,0.4,0.5MPa时点火延迟时间与炭黑质量分数的函数关系式。固体燃料的燃速随炭黑质量分数的增大而减小,随压强的增大而增大,当炭黑质量分数大于5%时,炭黑质量分数是影响固体燃料燃速的主要因素。     

基于梯度粒子群算法的纵横向机动跳跃弹道设计及优化

为了增强导弹弹道的机动性能和突防效果,采用2级发动机多次点火及横向机动技术,建立了纵横向机动跳跃弹道模型。针对模型中弹道计算时间长、优化参数多的问题,提出并设计了梯度粒子群算法,将梯度搜索的思想融入到粒子群算法中搜索全局最优解,相应改变微粒速度位置向量的更新方式。仿真结果表明,该算法能够有效地解决纵横向机动跳跃弹道模型的优化问题并具有快速收敛性。     

基于MEMS微型发动机的装药选择

应用热重法(TG)和差示扫描量热法(DSC)对不同配比的斯蒂芬酸铅(LS)/硝化棉(NC)、二硝铅(LD)/硝化棉(NC)的热分解特性进行了研究;采用高速摄影系统和电源系统完成了基于MEMS微型发动机的点火试验,测得了不同配比的LS/NC和LD/NC的点火功率。研究结果表明:NC对LD的热敏性与能量的影响并不明显,而NC能够提高LS的热敏感性与能量;配比为5:5的LS/NC推进剂的最小点火功率为2.16W,点火响应速度较快且放热量高,适合作为微推进器装药。     

爆轰快速点火过程的数值仿真与实验研究

为了寻求一种火药装药床的快速点火方式,以满足工程应用对点火时间的需求,设计了爆轰快速点火实验装置并进行了爆轰点火的实验研究。同时结合实验装置的特殊结构,建立了爆轰点火过程的理论计算模型,应用4阶龙格—库塔法编程计算得出一典型装药结构下爆轰点火过程各物理参数的变化规律,主要为点火过程中实验装置内压力变化规律。通过计算结果与实验结果的对比分析,得出爆轰点火可以实现微秒级点火目标的结论,对爆轰快速点火技术在工程上的应用有一定参考价值。     

NOx对甲烷点火延迟时间影响的数值研究

点火延迟时间是超燃冲压发动机设计中的重要参数之一。为研究氮氧化物（NOx）对甲烷点火延迟时间的影响,在GRI-Mech 3.0机理的基础上添加R326、R327、R328 3个反应,利用CHEMKIN 化学动力学软件,对CH₄/O₂/NOx/Ar混合气体的点火过程进行数值计算,并将数值计算数据与文献\[6\]中的实验数据进行了对比。通过对比发现添加3个反应之后,GRI-Mech 3.0机理能够较好地模拟含NOx时甲烷的点火过程。研究结果表明：NO₂缩短甲烷点火延迟时间的程度比N₂O缩短甲烷点火延迟时间的程度大;CH₄/O₂/NOx/Ar预混气体在富氧条件下（燃气当量比为0.5）的点火延迟时间要比贫氧条件下（燃气当量比为2.0）的点火延迟时间短。     

液体推进剂液滴电点火特性的实验研究

为了研究HAN基液体推进剂电点火特性,设计了液体推进剂液滴低压电加热点火模拟试验装置,利用高速录像系统,观测了HAN基液体推进剂LP1846单滴在不同电加热速率下的点火特性,结果表明,LP1846液滴在通电时主要经历四个特征过程,即:蒸发过程、周期性膨胀收缩过程、热分解过程和着火燃烧过程,且在膨胀收缩过程中伴有微爆现象发生。电压加载速率从80 V.s-1增大到140 V.s-1过程中,液滴着火延迟期从0.82 s变为0.62 s,呈线性缩短,且着火时火焰越明亮。     

喷油规律曲线形状对柴油机燃烧过程影响的仿真分析

基于多维数值模拟的方法,研究了4种典型的喷油规律曲线形状对直喷式高强化柴油机燃烧过程的影响规律,通过分析滞燃期、放热率形状、预混燃烧及扩散燃烧放热量分配比例、燃烧重心等,得到结论：矩形喷油规律的滞燃期最短,最先着火,斜坡形喷油规律的滞燃期相对最长;矩形和梯形喷油规律对应的预混燃烧阶段放热量占得比例较大,燃烧重心更接近于上止点(TDC),燃烧的等容度高,循环热效率高,斜坡形和楔形喷油规律预混燃烧阶段放热量占得比例较小。     

Research on 2D Model of Capillary Discharge Plasma

The physical process of capillary discharge in a PE tube utilized in electro-thermal-chemical(ETC)guns was investigated.ETC guns can enhance the ignition and combustion of propellant in order to reduce the ignition delay and increase muzzle velocity of the projectile.A key component in ETC gun is the capillary plasma source.In this paper,a 2D steady state model of discharge was built by using magnetic hydrodynamics method.It took the plasma energy balance,material ablation,mass and momentum conservations in...     

抗高过载装药结构爆轰点火内弹道两相流仿真

为了研究抗高过载装药结构下采用爆轰点火时火药颗粒的运动和燃烧情况,以及此种装药结构下的点传火特性,在试验研究的基础上,建立了抗高过载装药爆轰点火过程的轴对称二维两相流计算模型.通过编程计算求解了高装填密度下,点火过程中药床内各物性参数的变化情况,依据计算结果列出了部分典型时刻的压力分布图和固相空隙率分布图.通过对点火过...