基本介紹
內容簡介,目錄,
內容簡介
"本書詳盡地介紹了固體火箭衝壓發動機燃燒的機理、模型和特性及理論研究深入討論了單體硼和含硼富燃推進劑的燃燒特性及機理清楚地闡述了硼的燃燒模型並且探討了硼燃燒的診斷技術 反映了當前固體火箭衝壓發動機燃燒領域的最新成果代表了目前我國固體火箭衝壓發動機燃燒的最高水平。
該書可供廣大從事固體火箭發動機燃燒研究的人員使用也可作為相關高等院校有關專業本科生、研究生和教師的參考用書"
目錄
第1 章單體硼點火燃燒特性研究 1
1.1硼點火燃燒研究現狀分析 1
1.2硼熱反應特性 7
1.2.1試驗方法 8
1.2.2動力學分析 13
1.2.3粒徑影響 15
1.2.4氣流速度影響 16
1.2.5升溫速率影響 16
1.3一次硼產物點火燃燒特性 17
1.3.1硼與碳化硼反應的熱力學計算研究 17
1.3.2碳化硼對硼熱氧化特性的影響 18
1.3.3不同配比的碳化硼和硼粉的雷射點火特性 20
1.4包覆及添加劑對硼點火燃燒的影響 22
1.4.1包覆工藝研究 22
1.4.2包覆對硼點火燃燒的影響 26
1.4.3添加劑對硼點火燃燒的影響 29
1.5展望 31
參考文獻 32
第2 章單體硼點火及燃燒理論研究 34
2.1硼點火燃燒機理研究進展 34
2.1.1半經驗模型之點火模型 34
2.1.2半經驗模型之燃燒模型 36
2.1.3化學機理模型 37
2.2硼在氧化性氣氛中燃燒的熱力學分析 39
2.2.1計算方法 39
2.2.2B/ O 體系 40
2.2.3B/ C/ H/ O 體系 42
2.3展望 45
參考文獻 45
第3 章推進劑用硼粉的熱反應特性 47
3.1富燃料推進劑用包覆硼粉及團聚硼粉的製備 47
3.2熱分析試驗 49
3.3硼粉熱分解特性分析 49
3.3.1氣氛及壓強對富燃料推進劑用硼粉熱分解特性的影響 49
3.3.2配方對富燃料推進劑用硼粉熱分解特性影響 52
3.3.3各硼粉中硼的轉化率分析 55
3.4硼粉熱分解過程分析 59
3.4.1無定形硼的熱分解過程分析 59
3.4.2團聚硼的熱分解過程分析 59
1.1硼點火燃燒研究現狀分析 1
1.2硼熱反應特性 7
1.2.1試驗方法 8
1.2.2動力學分析 13
1.2.3粒徑影響 15
1.2.4氣流速度影響 16
1.2.5升溫速率影響 16
1.3一次硼產物點火燃燒特性 17
1.3.1硼與碳化硼反應的熱力學計算研究 17
1.3.2碳化硼對硼熱氧化特性的影響 18
1.3.3不同配比的碳化硼和硼粉的雷射點火特性 20
1.4包覆及添加劑對硼點火燃燒的影響 22
1.4.1包覆工藝研究 22
1.4.2包覆對硼點火燃燒的影響 26
1.4.3添加劑對硼點火燃燒的影響 29
1.5展望 31
參考文獻 32
第2 章單體硼點火及燃燒理論研究 34
2.1硼點火燃燒機理研究進展 34
2.1.1半經驗模型之點火模型 34
2.1.2半經驗模型之燃燒模型 36
2.1.3化學機理模型 37
2.2硼在氧化性氣氛中燃燒的熱力學分析 39
2.2.1計算方法 39
2.2.2B/ O 體系 40
2.2.3B/ C/ H/ O 體系 42
2.3展望 45
參考文獻 45
第3 章推進劑用硼粉的熱反應特性 47
3.1富燃料推進劑用包覆硼粉及團聚硼粉的製備 47
3.2熱分析試驗 49
3.3硼粉熱分解特性分析 49
3.3.1氣氛及壓強對富燃料推進劑用硼粉熱分解特性的影響 49
3.3.2配方對富燃料推進劑用硼粉熱分解特性影響 52
3.3.3各硼粉中硼的轉化率分析 55
3.4硼粉熱分解過程分析 59
3.4.1無定形硼的熱分解過程分析 59
3.4.2團聚硼的熱分解過程分析 59
3.4.3包覆硼的熱分解過程分析 60
3.5小結 61
參考文獻 62
第4 章 含硼富燃料推進劑一次燃燒參數測試方法及熱力
學計算 63
4.1推進劑的製備及部分一次燃燒參數的測試 64
3.5小結 61
參考文獻 62
第4 章 含硼富燃料推進劑一次燃燒參數測試方法及熱力
學計算 63
4.1推進劑的製備及部分一次燃燒參數的測試 64
4.1.1推進劑配方 64
4.1.2推進劑爆熱、燃速和燃燒溫度的測試 65
4.2成氣率試驗 66
4.2.1成氣率測試裝置的設計 66
4.2.2試驗步驟 68
4.2.3含硼富燃料推進劑一次燃燒成氣率的測試 69
4.3燃氣摩爾數試驗 70
4.3.1燃氣摩爾數測試系統的設計 70
4.3.2某標準推進劑的燃氣摩爾數測試 72
4.3.3含硼富燃料推進劑一次燃燒燃氣摩爾數測試 72
4.4以試驗為約束的熱力學計算方法 74
4.4.1熱力計算的理論模型 74
4.4.2 含硼富燃料推進劑的一次燃燒分析及熱力計算的基本假設 75
4.4.3熱力計算 76
4.4.4程式的編制 77
4.4.5壓強對含硼富燃料推進燃燒產物的影響 77
4.4.6溫度對燃燒產物的影響 84
4.4.7含硼富燃料推進劑燃燒產物分布特性分析 88
4.5小結 88
參考文獻 89
第5 章含硼富燃料推進劑一次燃燒機理研究 90
5.1試驗樣品 90
5.2燃速和爆熱的測試及結果 91
5.3熱分析 92
5.3.1氧化劑 AP 與各燃料組分的凝相反應分析 92
5.3.2含硼富燃料推進劑的熱分解 95
5.4燃燒火焰結構單幅照相試驗 97
5.5燃燒波溫度分布 99
5.6驟冷中斷燃燒的燃面觀察 103
5.7小結及展望 106
參考文獻 106
第6 章 含硼富燃料推進劑一次燃燒凝聚相產物的收集及
分析確定 107
6.1一次燃燒產物收集裝置的設計 108
6.2一次燃燒產物收集試驗 112
6.3一次燃燒凝聚相產物的形貌和粒度分析 113
6.4一次燃燒凝聚相產物的 XRD 分析 116
6.5凝聚相產物組分的定量測試 117
6.5.1測試原理 117
6.5.2具體實施步驟 119
6.5.3試驗結果及討論 122
6.6小結 124
參考文獻 125
第7 章 一次燃燒產物與空氣摻混評估及增強技術研究 127
7.1國內外發展現狀 127
7.1.1摻混增強技術 129
7.2摻混評估方法 131
7.2.1數值仿真方法 131
7.2.2摻混評估方法 134
7.3兩相分區摻混評價準則 137
7.3.1冷流摻混與熱流摻混的聯繫與差異 137
4.1.2推進劑爆熱、燃速和燃燒溫度的測試 65
4.2成氣率試驗 66
4.2.1成氣率測試裝置的設計 66
4.2.2試驗步驟 68
4.2.3含硼富燃料推進劑一次燃燒成氣率的測試 69
4.3燃氣摩爾數試驗 70
4.3.1燃氣摩爾數測試系統的設計 70
4.3.2某標準推進劑的燃氣摩爾數測試 72
4.3.3含硼富燃料推進劑一次燃燒燃氣摩爾數測試 72
4.4以試驗為約束的熱力學計算方法 74
4.4.1熱力計算的理論模型 74
4.4.2 含硼富燃料推進劑的一次燃燒分析及熱力計算的基本假設 75
4.4.3熱力計算 76
4.4.4程式的編制 77
4.4.5壓強對含硼富燃料推進燃燒產物的影響 77
4.4.6溫度對燃燒產物的影響 84
4.4.7含硼富燃料推進劑燃燒產物分布特性分析 88
4.5小結 88
參考文獻 89
第5 章含硼富燃料推進劑一次燃燒機理研究 90
5.1試驗樣品 90
5.2燃速和爆熱的測試及結果 91
5.3熱分析 92
5.3.1氧化劑 AP 與各燃料組分的凝相反應分析 92
5.3.2含硼富燃料推進劑的熱分解 95
5.4燃燒火焰結構單幅照相試驗 97
5.5燃燒波溫度分布 99
5.6驟冷中斷燃燒的燃面觀察 103
5.7小結及展望 106
參考文獻 106
第6 章 含硼富燃料推進劑一次燃燒凝聚相產物的收集及
分析確定 107
6.1一次燃燒產物收集裝置的設計 108
6.2一次燃燒產物收集試驗 112
6.3一次燃燒凝聚相產物的形貌和粒度分析 113
6.4一次燃燒凝聚相產物的 XRD 分析 116
6.5凝聚相產物組分的定量測試 117
6.5.1測試原理 117
6.5.2具體實施步驟 119
6.5.3試驗結果及討論 122
6.6小結 124
參考文獻 125
第7 章 一次燃燒產物與空氣摻混評估及增強技術研究 127
7.1國內外發展現狀 127
7.1.1摻混增強技術 129
7.2摻混評估方法 131
7.2.1數值仿真方法 131
7.2.2摻混評估方法 134
7.3兩相分區摻混評價準則 137
7.3.1冷流摻混與熱流摻混的聯繫與差異 137
7.3.2摻混效果與燃燒性能的聯繫與差異 142
7.4摻混增強技術 148
7.4.1被動摻混增強技術 148
7.4.2主動摻混增強技術 154
7.5小結 168
參考文獻 168
第8 章非均勻氣流中顆粒點火燃燒過程研究 171
8.1引言 171
8.2現有相對靜止氣氛下模型分析 171
8.2.1氣相控制方程組 172
8.2.2相對靜止氣氛下的顆粒相控制方程組 173
8.2.3相對靜止氣氛下硼顆粒燃燒過程控制機制分析 173
8.2.4相對靜止氣氛下硼顆粒燃燒模型不足分析 174
8.3強迫對流下燃燒過程物理數學模型 175
8.3.1基本假設 175
8.3.2控制方程組 175
8.3.3邊界條件 177
8.3.4數值仿真方法 180
8.3.5控制方程組變換推導 182
8.3.6物性參數和輸運參數 183
8.3.7控制方程組的離散 183
8.3.8數值求解方法 185
8.4結果與分析 185
8.4.1燃燒過程分析 185
8.4.2氣流速度的影響 188
8.4.3不均勻氣流的影響 189
8.4.4修正係數推導 192
8.5高速對流下點火過程物理數學模型 193
8.5.1基本假設 193
8.5.2控制方程組 194
8.5.3邊界條件 195
8.5.4相間質量傳遞模型和能量傳遞模型 197
8.5.5數值仿真方法 199
8.6結果與討論 201
8.6.1試驗定性模擬分析 201
8.6.2分析與討論 202
參考文獻 203
第9 章含硼燃氣在補燃室條件下的擴散燃燒研究 207
9.1概述 207
9.1.1擴散燃燒的概念 207
9.1.2擴散燃燒機理 208
9.1.3擴散燃燒國內外研究現狀 209
9.2補燃室條件下擴散燃燒數學模型 211
9.2.1擴散燃燒的特點 211
9.2.2氣相、凝相流動過程假設與控制方程 211
9.2.3湍流模型 216
9.2.4氣相燃燒模型 221
9.2.5凝相燃燒模型 223
9.3基於 King 點火燃燒模型的數值模擬 226
9.3.1硼顆粒點火燃燒模型 UDF 程式編制 226
7.4摻混增強技術 148
7.4.1被動摻混增強技術 148
7.4.2主動摻混增強技術 154
7.5小結 168
參考文獻 168
第8 章非均勻氣流中顆粒點火燃燒過程研究 171
8.1引言 171
8.2現有相對靜止氣氛下模型分析 171
8.2.1氣相控制方程組 172
8.2.2相對靜止氣氛下的顆粒相控制方程組 173
8.2.3相對靜止氣氛下硼顆粒燃燒過程控制機制分析 173
8.2.4相對靜止氣氛下硼顆粒燃燒模型不足分析 174
8.3強迫對流下燃燒過程物理數學模型 175
8.3.1基本假設 175
8.3.2控制方程組 175
8.3.3邊界條件 177
8.3.4數值仿真方法 180
8.3.5控制方程組變換推導 182
8.3.6物性參數和輸運參數 183
8.3.7控制方程組的離散 183
8.3.8數值求解方法 185
8.4結果與分析 185
8.4.1燃燒過程分析 185
8.4.2氣流速度的影響 188
8.4.3不均勻氣流的影響 189
8.4.4修正係數推導 192
8.5高速對流下點火過程物理數學模型 193
8.5.1基本假設 193
8.5.2控制方程組 194
8.5.3邊界條件 195
8.5.4相間質量傳遞模型和能量傳遞模型 197
8.5.5數值仿真方法 199
8.6結果與討論 201
8.6.1試驗定性模擬分析 201
8.6.2分析與討論 202
參考文獻 203
第9 章含硼燃氣在補燃室條件下的擴散燃燒研究 207
9.1概述 207
9.1.1擴散燃燒的概念 207
9.1.2擴散燃燒機理 208
9.1.3擴散燃燒國內外研究現狀 209
9.2補燃室條件下擴散燃燒數學模型 211
9.2.1擴散燃燒的特點 211
9.2.2氣相、凝相流動過程假設與控制方程 211
9.2.3湍流模型 216
9.2.4氣相燃燒模型 221
9.2.5凝相燃燒模型 223
9.3基於 King 點火燃燒模型的數值模擬 226
9.3.1硼顆粒點火燃燒模型 UDF 程式編制 226
9.3.2物理模型及邊界條件 227
9.3.3模擬結果及對比分析 229
9.4擴散燃燒的影響因素分析 234
9.4.1物理模型 234
9.4.2空燃比對擴散燃燒的影響 234
9.4.3進氣溫度對擴散燃燒的影響 241
9.4.4來流壓力對擴散燃燒的影響 243
9.4.5擴散燃燒影響因素分析 244
9.5擴散燃燒試驗研究 245
9.5.1試驗裝置流動相似設計 245
9.5.2試驗設備及試驗方案 247
9.5.3典型試驗結果及其分析 248
9.5.4模擬結果與試驗結果對比 251
9.3.3模擬結果及對比分析 229
9.4擴散燃燒的影響因素分析 234
9.4.1物理模型 234
9.4.2空燃比對擴散燃燒的影響 234
9.4.3進氣溫度對擴散燃燒的影響 241
9.4.4來流壓力對擴散燃燒的影響 243
9.4.5擴散燃燒影響因素分析 244
9.5擴散燃燒試驗研究 245
9.5.1試驗裝置流動相似設計 245
9.5.2試驗設備及試驗方案 247
9.5.3典型試驗結果及其分析 248
9.5.4模擬結果與試驗結果對比 251
9.5.5總結 259
參考文獻 259
第10 章補燃室燃燒診斷技術 262
10.1診斷方法綜述 262
10.1.1靜溫總溫測量方法 262
10.1.2基於計算機圖像處理的溫度場測量 267
10.1.3靜壓總壓測量方法 269
10.1.4燃燒產物取樣技術國內外研究現狀 270
10.2總溫靜溫測量方法研究 275
10.2.1總溫測量方法 276
10.2.2靜溫測量方法 280
10.3總壓靜壓測量方法研究 283
10.3.1總壓測量方法 284
10.3.2靜壓測量方法 285
10.3.3壓力測量的校核 287
10.4燃燒產物取樣分析方法研究 290
10.4.1凝相產物取樣技術研究 290
10.4.2相產物分析方法 291
10.5三維溫度場重建方法研究 297
10.5.1輻射光譜層析原理 297
10.5.2補燃室三維溫度場重建方法 298
10.5.3補燃室三維溫度場重建試驗研究 300
10.6小結 304
參考文獻 305
第11 章固體火箭衝壓發動機補燃室摻混燃燒模型研究 309
11.1緒言 309
11.2國內外研究現狀 309
11.2.1湍流模型 309
11.2.2湍流燃燒模型 310
11.2.3硼顆粒點火、燃燒模型 310
11.2.4碳顆粒燃燒模型 311
11.2.5粒壁撞擊狀態判定模型 311
11.3補燃室摻混燃燒模型研究 312
11.3.1粒壁撞擊狀態判定模型 312
11.3.2粒壁撞擊熱效應 313
11.3.3粒子壁面燃燒/熄火模型 314
11.3.4顆粒邊界載入模型 315
11.3.5湍流模型 321
11.3.6湍流燃燒模型 322
參考文獻 259
第10 章補燃室燃燒診斷技術 262
10.1診斷方法綜述 262
10.1.1靜溫總溫測量方法 262
10.1.2基於計算機圖像處理的溫度場測量 267
10.1.3靜壓總壓測量方法 269
10.1.4燃燒產物取樣技術國內外研究現狀 270
10.2總溫靜溫測量方法研究 275
10.2.1總溫測量方法 276
10.2.2靜溫測量方法 280
10.3總壓靜壓測量方法研究 283
10.3.1總壓測量方法 284
10.3.2靜壓測量方法 285
10.3.3壓力測量的校核 287
10.4燃燒產物取樣分析方法研究 290
10.4.1凝相產物取樣技術研究 290
10.4.2相產物分析方法 291
10.5三維溫度場重建方法研究 297
10.5.1輻射光譜層析原理 297
10.5.2補燃室三維溫度場重建方法 298
10.5.3補燃室三維溫度場重建試驗研究 300
10.6小結 304
參考文獻 305
第11 章固體火箭衝壓發動機補燃室摻混燃燒模型研究 309
11.1緒言 309
11.2國內外研究現狀 309
11.2.1湍流模型 309
11.2.2湍流燃燒模型 310
11.2.3硼顆粒點火、燃燒模型 310
11.2.4碳顆粒燃燒模型 311
11.2.5粒壁撞擊狀態判定模型 311
11.3補燃室摻混燃燒模型研究 312
11.3.1粒壁撞擊狀態判定模型 312
11.3.2粒壁撞擊熱效應 313
11.3.3粒子壁面燃燒/熄火模型 314
11.3.4顆粒邊界載入模型 315
11.3.5湍流模型 321
11.3.6湍流燃燒模型 322
11.3.7入口粒徑分布 323
參考文獻 325
第12 章基於正交試驗的固沖發動機二次燃燒組織技術研究 326
12.1正交試驗在航天領域的套用情況 326
12.2正交試驗設計 328
12.2.1基本術語 328
12.2.2正交表 329
12.2.3互動作用 329
12.2.4設計步驟 330
12.3補燃室設計參數正交設計 331
12.4數值試驗結果及分析 335
12.4.1極差分析 335
12.4.2方差分析 339
12.5小結 342
參考文獻 342
第13 章固沖發動機摻混燃燒性能最佳化設計 344
13.1固沖發動機摻混燃燒性能研究現狀 344
13.2主要影響因素分析及仿真方法介紹 347
13.2.1固沖發動機補燃室摻混燃燒影響因素分析 347
13.2.2摻混燃燒影響因素分析仿真方法簡介 348
13.3補燃室結構對固沖發動機摻混燃燒效率的影響研究 352
13.3.1直接比較 355
13.3.2極差分析 355
13.3.3效應趨勢圖分析 357
13.3.4小結 359
13.4工作參數對固沖發動機摻混燃燒效率的影響研究 360
13.4.1工作參數對摻混燃燒效率影響仿真結果 360
13.4.2摻混燃燒性能影響因子分析 362
13.4.3小結 364
13.5關鍵影響因素對固沖發動機摻混燃燒效率的耦合影響研究 364
13.5.1正交試驗方案設計 364
13.5.2數值仿真結果分析 366
13.5.3軸向兩次進氣參數最佳化數值仿真 369
13.6固沖發動機摻混燃燒性能最佳化設計準則 372
參考文獻 373"
參考文獻 325
第12 章基於正交試驗的固沖發動機二次燃燒組織技術研究 326
12.1正交試驗在航天領域的套用情況 326
12.2正交試驗設計 328
12.2.1基本術語 328
12.2.2正交表 329
12.2.3互動作用 329
12.2.4設計步驟 330
12.3補燃室設計參數正交設計 331
12.4數值試驗結果及分析 335
12.4.1極差分析 335
12.4.2方差分析 339
12.5小結 342
參考文獻 342
第13 章固沖發動機摻混燃燒性能最佳化設計 344
13.1固沖發動機摻混燃燒性能研究現狀 344
13.2主要影響因素分析及仿真方法介紹 347
13.2.1固沖發動機補燃室摻混燃燒影響因素分析 347
13.2.2摻混燃燒影響因素分析仿真方法簡介 348
13.3補燃室結構對固沖發動機摻混燃燒效率的影響研究 352
13.3.1直接比較 355
13.3.2極差分析 355
13.3.3效應趨勢圖分析 357
13.3.4小結 359
13.4工作參數對固沖發動機摻混燃燒效率的影響研究 360
13.4.1工作參數對摻混燃燒效率影響仿真結果 360
13.4.2摻混燃燒性能影響因子分析 362
13.4.3小結 364
13.5關鍵影響因素對固沖發動機摻混燃燒效率的耦合影響研究 364
13.5.1正交試驗方案設計 364
13.5.2數值仿真結果分析 366
13.5.3軸向兩次進氣參數最佳化數值仿真 369
13.6固沖發動機摻混燃燒性能最佳化設計準則 372
參考文獻 373"
