ADN推進器的工作過程仿真及結構參數(shù)優(yōu)化設計研究.pdf

1、隨著人們對航天事業(yè)環(huán)保要求的提高，使用了超過50年的采用具有致癌性和腐蝕性的肼基推進劑的液體推進器已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代航天事業(yè)的需求，一種采用無毒的ADN基推進劑的ADN推進器越來越受到人們的關注。ADN推進器具有毒性遠低于肼、密度比沖大、不產(chǎn)生可燃性煙霧的優(yōu)點，具有很高的應用前景。由于在ADN推進器內(nèi)包含著復雜的物理化學過程，涉及流動、傳熱、催化分解反應、燃燒反應等眾多子過程以及它們之間強烈的耦合關系，很有必要對ADN推進器的工作過程進行

2、深入研究，本文將采用仿真計算的方法來探究其內(nèi)部的工作過程。
　　本文對推進器內(nèi)的流動、傳熱、催化分解及燃燒過程進行數(shù)學描述，建立ADN推進器工作過程的數(shù)學模型。以某ADN推進器為研究對象，對推進器內(nèi)的催化分解反應及燃燒過程進行了仿真計算，得到與實驗結果吻合的ADN推進器內(nèi)溫度、壓力的仿真計算結果，驗證了仿真計算的精度，并對ADN推進器內(nèi)的工作過程進行了深入地分析。
　　首先，研究了推進劑入口流量、催化床預熱溫度、多孔介質(zhì)孔隙

3、率對ADN推進器內(nèi)催化分解反應和燃燒過程以及推進器性能的影響規(guī)律，分析了上述三個參數(shù)對ADN推進器內(nèi)工作過程的作用機理。然后應用正交設計方法，基于計算機仿真計算，對ADN推進器的催化床長度及直徑、燃燒室長度等結構參數(shù)進行了優(yōu)化，以推進器推力為評價指標，利用直觀比較法、極差分析法以及方差分析法分析了仿真優(yōu)化計算結果，研究了上述結構參數(shù)對推進器性能的影響，得到了最優(yōu)參數(shù)水平組合，并對比了優(yōu)化后的ADN推進器和原機型ADN推進器內(nèi)的工作過程，