點火增壓過程對推進劑裝藥結(jié)構(gòu)作用研究.pdf

1、固體火箭發(fā)動機的點火升壓過程極短暫而且復(fù)雜，點火過程中壓強和溫度變化劇烈，裝藥容易在點火壓力和點火熱流作用下產(chǎn)生裂紋，嚴重時，會導致點火失敗，因此深入研究固體火箭發(fā)動機點火過程中的流場特性以及其對藥柱結(jié)構(gòu)的作用是非常有必要的。以往在點火瞬態(tài)過程的裝藥結(jié)構(gòu)分析中，常常將點火壓力等效為燃燒室平均壓力隨時間的變化，忽略了燃燒室壓力的震蕩；熱應(yīng)力對藥柱的影響也很大，而大多數(shù)裝藥的熱應(yīng)力分析集中在推進劑固化降溫過程中，點火瞬態(tài)過程中的熱應(yīng)力分析相

2、對較少。
　　本文以一小型固體火箭發(fā)動機為研究對象，對其管型裝藥和翼柱型裝藥情況下點火過程中的流場及流場對裝藥結(jié)構(gòu)的作用開展研究。先用計算流體力學軟件FLUENT對點火過程的流場進行仿真，隨后在流場分析的基礎(chǔ)上，利用 ANSYS有限元分析軟件對裝藥進行結(jié)構(gòu)分析。
　　對管型裝藥的點火過程進行數(shù)值仿真時，得到了發(fā)動機燃燒室壓力時間曲線和點火瞬態(tài)過程中的燃燒室流場特性，同時研究了點火器質(zhì)量流率、堵蓋打開壓強和推進劑燃速對點火過程

3、的影響。計算結(jié)果表明：燃速越大，燃燒室升壓速率越大，堵蓋打開時間越短；堵蓋打開壓強越大，堵蓋打開時間越短，達到平衡壓強的時間越短；點火器質(zhì)量流率越大，點火滯后期越短。隨后在流場分析的基礎(chǔ)上，將點火瞬態(tài)過程中的壓力載荷和溫度載荷施加在裝藥上進行力學分析，考慮推進劑的粘彈特性，研究不同泊松比對裝藥受力的影響。計算結(jié)果表明：燃燒室的壓力變化對裝藥受力影響很大，最大應(yīng)力主要集中在藥柱與殼體連接處，泊松比越大，應(yīng)力越??；燃燒室溫度的變化對藥柱受力