點(diǎn)火增壓過程對推進(jìn)劑裝藥結(jié)構(gòu)作用研究.pdf

1、固體火箭發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火升壓過程極短暫而且復(fù)雜，點(diǎn)火過程中壓強(qiáng)和溫度變化劇烈，裝藥容易在點(diǎn)火壓力和點(diǎn)火熱流作用下產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重時，會導(dǎo)致點(diǎn)火失敗，因此深入研究固體火箭發(fā)動機(jī)點(diǎn)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(diǎn)火瞬態(tài)過程的裝藥結(jié)構(gòu)分析中，常常將點(diǎn)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(jìn)劑固化降溫過程中，點(diǎn)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(jī)為研究對象，對其管型裝藥和翼柱型裝藥情況下點(diǎn)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(xué)軟件FLUENT對點(diǎn)火過程的流場進(jìn)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(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。
　　對管型裝藥的點(diǎn)火過程進(jìn)行數(shù)值仿真時，得到了發(fā)動機(jī)燃燒室壓力時間曲線和點(diǎn)火瞬態(tài)過程中的燃燒室流場特性，同時研究了點(diǎn)火器質(zhì)量流率、堵蓋打開壓強(qiáng)和推進(jìn)劑燃速對點(diǎn)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(qiáng)越大，堵蓋打開時間越短，達(dá)到平衡壓強(qiáng)的時間越短；點(diǎn)火器質(zhì)量流率越大，點(diǎn)火滯后期越短。隨后在流場分析的基礎(chǔ)上，將點(diǎn)火瞬態(tài)過程中的壓力載荷和溫度載荷施加在裝藥上進(jìn)行力學(xué)分析，考慮推進(jìn)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)力越小；燃燒室溫度的變化對藥柱受力