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国家自然科学基金(51176076): 作品数：37 被引量：81H指数：6; 相关作者：余永刚叶锐曹永杰余文杰李文凤更多>>; 相关机构：南京理工大学中国电子科技集团公司第三十八研究所中国电子科技集团公司更多>>; 发文基金：国家自然科学基金江苏省普通高校研究生科研创新计划项目江苏省研究生培养创新工程项目更多>>; 相关领域：兵器科学与技术航空宇航科学技术理学化学工程更多>>

不同火焰环境下固体火箭发动机烤燃特性数值模拟被引量：13: 2015年; 为了研究固体火箭发动机意外遇到火焰环境时的热安全性问题,以高氯酸铵/端羟基聚丁二烯(AP/HTPB)复合固体推进剂为装填对象,针对某种小型固体火箭发动机建立了二维烤燃简化模型。分别对800 K、1 000 K、1 200 K火焰环境下固体火箭发动机的烤燃特性进行了数值模拟。计算结果表明,3种火焰环境下,AP/HTPB最初着火位置均发生在靠近喷管的药柱外壁一环形区域内;随着火焰温度的提高,着火延迟期快速缩短,着火温度逐渐增大;绝热层的绝热作用随着火焰温度的增大而增强;复合固体推进剂中AP首先发生缓慢分解时的温度随火焰温度的提高而增大。; 杨后文余永刚叶锐; 关键词：热安全性固体火箭发动机固体推进剂

Numerical simulation of base flow with hot base bleed for two jet models: 2014年; In order to improve the benefits of base bleed in base flow field,the base flow with hot base bleed for two jet models is studied.Twodimensional axisymmetric Navier-Stokes equations are computed by using a finite volume scheme.The base flow of a cylinder afterbody with base bleed is simulated.The simulation results are validated with the experimental data,and the experimental results are well reproduced.On this basis,the base flow fields with base bleed for a circular jet model and an annulus jet model are investigated by selecting the injection temperature from 830 K to 2200 K.The results show that the base pressure of the annular jet model is higher than that of the circular jet model with the changes of the injection parameter and the injection temperature.For the circular jet model,the hot gases are concentrated in the vicinity of the base.For the annular jet model,the bleed gases flow into the shear layer directly so that the hot gases are concentrated in the shear layer.The latter temperature distribution is better for the increase of base pressure.; Wen-jie YUYong-gang YUBin NI; 关键词：FLUID MECHANICS BASE BASE ANNULUS JET

底排点火具在大气中燃烧火焰扩展特性被引量：3: 2017年; 底部排气弹射程和纵向密集度与点火具的工作性能密切相关。采用高速录像系统和红外热像仪研究了大气环境中,镁/聚四氟乙烯(MT)(Mg/PTFE 45/55、Mg/PTFE 55/45、Mg/PTFE 61/39)、硝酸钡(Ba(NO_3)_2)和氢化锆/氧化铅(ZrH_2/PbO_2 40/60)五种点火药剂在不同点火具孔径(6.5,8mm)下的燃烧扩展特性,并测得七种点火具的火焰温度场分布。在实验基础上,以基于内节点的有限体积法对MT点火具的燃烧射流场进行三维数值模拟,分析了不同MT质量比和点火具孔径下点火具在大气中的燃烧特性参数分布规律。实验和数值结果表明:ZrH_2/PbO_2点火具会破坏底排推进剂的"平行层"燃烧规律;提出以点火面积有效因子表示推进剂点火面积的有效程度,并结合点燃时间综合评估点火具的点火性能,发现MT质量比为61∶39,孔径为8mm的点火具性能最优;点火具火焰最高温度区均位于喷孔的势流核上方;镁质量分数为0.45~0.61时,镁含量越小,MT点火具燃烧场中火焰温度越高,镁含量一定,点火具孔径为6.5,8mm时,较大孔径有较强烈燃烧场热对流,较高中心轴向温度,较大温度梯度。; 马龙泽余永刚; 关键词：有限体积法

底排药快速烤燃特性的数值模拟被引量：3: 2016年; 为了研究底部排气弹的热安全性,基于高氯酸铵(AP)/端羟基聚丁二烯(HTPB)底排药两步化学反应机理,建立了底排装置的二维非稳态烤燃模型。在外界加热速率为1,5,10 K·min^(-1)条件下,分析了底排装置的快速烤燃响应特性。结果表明,在上述加热速率下,底排药最先着火位置均靠近底排药外侧壁面附近。外界加热速率的变化对底排药着火位置的影响略小。随着加热速率的提高,底排药发生烤燃响应的着火时间呈指数型衰减。在1,5,10 K·min^(-1)加热速率下,AP/HTPB底排药发生烤燃响应的温度分别为579.4,574.0 K和573.5 K,加热速率对底排药的着火温度影响较小。; 李文凤余永刚叶锐; 关键词：底排装置数值模拟

模块装药快速烤燃特性的数值预测被引量：7: 2019年; 为了研究模块装药的热安全性,基于可燃药盒材料和单基药的化学反应机理,建立了模块装药的二维非稳态烤燃模型。在外界升温速率为1～10 K·min^(-1)下,分析了模块装药的快速烤燃响应特性。结果表明,模块装药最初的着火位置均是在靠近可燃药盒内壁面左右两侧的单基药中,点火区为两个环形响应区。随着升温速率的提高,环形响应区将从单基药内向药盒内壁面方向移动,但外界升温速率的变化对模块装药点火位置的影响较小。在1,6,10 K·min^(-1)升温速率下,单基药发生烤燃响应的点火温度分别为458.2,453.9 K和455.7 K,与文献中实验所测得的点火温度(443～463 K)基本吻合。外界升温速率的变化对模块装药发生烤燃响应的点火温度影响较小,但随着升温速率的提高,模块装药发生烤燃响应的点火时间呈指数型衰减。; 刘静余永刚; 关键词：模块装药数值模拟

MT烟火药高压稳态燃烧射流场的数值模拟: 2018年; 为研究镁-特氟隆(MT)基烟火药在不同工况下的燃烧过程,建立了MT烟火药柱二维稳态燃烧流动模型,气相反应采用简化的三步反应动力学机理,利用CFD软件Fluent,数值分析了MT稳定燃烧时的射流形态及流场参数分布特性。结果表明:燃烧流场温度在燃面上方50 mm内处于急剧上升阶段,也是气相反应区域;镁的质量分数为0.45~0.61时,其含量越小,温度越高,且越靠近火焰核心,温度梯度越大;压力为0.1~5 MPa时,随着压力升高,火焰核心向下游移动,动力学反应速率明显增大,CF_2组分分布核心和Mg的氧化还原反应核心向下游移动,而C组分分布核心和C-C结合反应核心由一个中心区逐步分裂移至两侧,形成两个小的核心区。; 马龙泽余永刚; 关键词：MT 烟火药数值模拟

环境压力降低对底排二次燃烧影响的数值模拟被引量：1: 2015年; 为了揭示高空低压环境下底排减阻率减小的机理,建立底排装置尾部流场的化学非平衡流数学物理模型。其中二次燃烧模型采用10组分25步反应的H2-CO燃烧模型,运用统一算法的思路编程求解二维轴对称方程组,对底排尾部流场进行数值模拟。模拟结果和实验进行对比验证,基本吻合。在此基础上,对底排尾部流场以及燃烧特性进行数值预测,研究环境压力降低对底排尾部二次燃烧的影响。结果表明:二次燃烧对底部加能的贡献是热排气的6.4倍,是底排加能减阻的关键;随着环境压力的降低,模型尾部的环状回流区内H2的燃烧效率逐渐降低,中间产物H逐渐增多,燃烧逐渐变得不充分,导致底排减阻率明显下降。; 余文杰余永刚; 关键词：底部排气二次燃烧数值模拟尾部流场化学非平衡流

AP/HTPB推进剂扩散火焰结构分析被引量：3: 2013年; 为研究AP/HTPB复合固体推进剂燃烧扩散火焰结构,建立了二维周期性三明治简化模型。结果表明,贝克莱数Pe和达姆科勒数Da对扩散火焰有较大影响。当给定有限Pe数时,对流输运速率与扩散速率在同一个量级,化学计量表面(SLS)与燃烧表面的交点并不在氧化剂与粘合剂的交界面处,而是偏向氧化剂侧;当考虑有限速率化学反应时,燃烧火焰仅占据SLS一部分,表明存在着部分预混的前沿火焰结构;当Da数较小时,化学反应速率较慢,氧化剂气体与粘合剂产物能较充分混合,在燃烧表面上方形成合并的前沿火焰结构,并产生较均匀的热释放分布;当Da数增大时,化学反应速率增强而扩散混合速率基本不变,火焰结构靠近燃烧表面,合并的前沿火焰结构逐渐分离,并形成狭长的扩散火焰带。; 叶锐余永刚曹永杰; 关键词：复合固体推进剂

AP/HTPB底排推进剂高压燃烧实验及燃速的优化模型: 2013年; 为了研究AP/HTPB底排推进剂在火炮膛内高压工况下的燃烧特性,借助密闭爆发器进行了底排推进剂高压燃烧实验,获得了50～190MPa的指数燃速公式。为得到与实测压力最佳拟合的燃速公式,采用多岛遗传与序列二次规划组合寻优的方法对燃速系数和压力指数进行了优化设计。结果表明,用优化方法计算的压力值与实测值的吻合度优于常规方法,能更准确地反映底排推进剂AP/HTPB的高压燃速特性。; 曹永杰余永刚叶锐姚远; 关键词：物理化学 AP HTPB

火炮射击环境温度对膛内模块装药热安全性的影响分析被引量：4: 2020年; 为分析模块装药在火炮连发射击直至内膛温度达到可能发生烤燃响应的温度值后留膛热安全性,建立了火炮膛内模块装药二维非稳态烤燃模型。采用计算流体力学Fluent软件,对装填单基药的可燃模块进行了烤燃模拟。数值分析了50℃、20℃、0℃、-20℃和-40℃5种环境温度下,火炮以1发/min持续射击一定发数后装填入膛的模块装药在留膛期间的烤燃特性。结果表明:射击环境温度越低,连发射击后膛内模块装药的烤燃响应时间越长;5种温度对应的烤燃响应时间分别为136.0 s、176.4 s、205.7 s、237.4 s和278.5 s;每种射击环境温度下均是靠近模块盒右侧端面处的单基药最先着火,并形成环形烤燃响应区;不同射击环境温度下单基药的烤燃响应温度范围为454.2~462.6 K.; 钱环宇余永刚刘静; 关键词：火炮模块装药热安全性

国家自然科学基金(51176076)

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