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《南昌航空大学》 2019年
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氧—乙炔燃气发生器自由射流场测试及表征

何齐  
【摘要】:本论文是在国家自然科学基金(No.51675258)资助下完成。氧-乙炔烧蚀试验方法作为列入国军标的材料考核方法,在热结构材料的性能测试表征中具有权威而广泛的应用。测试含有侵蚀粒子组分的高温复杂氧-乙炔烧蚀流场的精确参数,对考核材料结果的准确性具有关键影响。当前国内外缺乏对含侵蚀粒子的氧-乙炔流场的有效测试手段,这成为本论文研究的主要任务。通过数值仿真和试验研究的方法对氧-乙炔燃气发生器自由射流场的温度、速度及热流密度进行了测试及表征。研究结果加深了对燃气流场的理解,为筛选耐烧蚀/侵蚀的绝热材料提供强有力的数据支持,对固体火箭冲压发动机的优化设计有重要指导意义。通过理论分析指出了氧-乙炔燃气发生器自由射流场测试工作的重点与难点,确定了研究的主要内容。从燃气流场测试的准确性和探究燃气流场的燃烧特性及流动规律出发,结合国军标中提出的烧蚀材料烧蚀试验方法,建立二维数值仿真计算模型,设计并展开氧-乙炔燃气发生器自由射流场的测试试验。主要研究如下:完成了基于自主设计的氧-乙炔燃气发生器的几何模型的构建和氧-乙炔焰多相流的数值仿真计算。计算得到了燃气流场及固相粒子沿运动轨迹的温度、速度分布云图,并总结了其分布规律。仿真计算结果为测试实验参数的确定提供数值参考与依据,另外在提高燃气发生器各组件的设计与优化方面提供了宝贵的经验。分别用可见光光谱高温仪、PIV测速仪及“水卡”量热热流密度仪对自由射流场的温度、速度及热流密度进行了测试。测试结果对燃气流场数值仿真结果的准确性进行校验核对,此外大量测试性试验的结果表明了燃气发生器工作稳定、安全及可调范围大等优点。本试验的测试结果可为多相流烧蚀筛选绝热材料的新方法、新途径提供可靠的数据支撑,进而能更加高效准确地对绝热材料耐烧蚀/侵蚀性能作出有效的性能评估。
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TB302;V435

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