高溫稠密兩相流沖刷條件下絕熱層動態(tài)燒蝕研究.pdf

1、隨著固體火箭發(fā)動機機動性的提高和復(fù)雜裝藥構(gòu)型的采用，凝相顆粒有可能在燃燒室局部高度聚集，形成高溫稠密兩相流。當(dāng)發(fā)動機內(nèi)絕熱層受到這種稠密兩相流的沖蝕時，其燒蝕率將急劇增大，從而危及發(fā)動機的正常工作，這是目前高速高加速固體火箭發(fā)動機研究中需要解決的問題之一。本文針對高溫稠密兩相流沖刷條件下絕熱層的動態(tài)燒蝕過程進行了研究，增進了對該條件下絕熱層燒蝕規(guī)律的理解，為絕熱層燒蝕模型的建立提供試驗依據(jù)。本論文的主要研究內(nèi)容如下： 1)研制了

2、新的基于X射線實時熒屏分析技術(shù)(RTR)的絕熱層燒蝕過程動態(tài)測量試驗裝置。實驗裝置具有顆粒濃度、沖刷速度等參數(shù)的調(diào)節(jié)功能，特殊設(shè)計的試件夾使該試驗器既可用于硬質(zhì)材料的實驗，也可用于軟質(zhì)絕熱材料的燒蝕動態(tài)測量。利用MATLAB針對試驗得到的圖像特點，發(fā)展了一套適合于燒蝕研究的圖像處理方法。 2)運用開發(fā)的絕熱層燒蝕動態(tài)測試技術(shù)，針對硬質(zhì)和軟質(zhì)兩類不同材料開展了不同顆粒濃度和沖刷速度條件下的燒蝕試驗。試驗拍攝得到了絕熱層在受顆粒沖刷

3、燒蝕時型面的動態(tài)變化過程。發(fā)現(xiàn)燒蝕最嚴(yán)重處是隨著燒蝕過程沿氣流沖刷方向變化的，凹坑的形狀與材料的種類和沖蝕時間有關(guān)。實驗還發(fā)現(xiàn)在所研究的速度范圍內(nèi)，沖刷速度是影響絕熱層燒蝕的最主要因素，顆粒濃度對于絕熱層燒蝕的影響相對較小。運用圖像處理技術(shù)得到了瞬時燒蝕率和平均燒蝕率隨時間變化的關(guān)系，為揭示低速稠密兩相流沖刷條件下絕熱層的燒蝕機理提供了試驗依據(jù)。 3)運用炭化層厚度準(zhǔn)則方法對沖刷條件下的絕熱層燒蝕過程進行了數(shù)值模擬。計算過程中根