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1 引言 1
1.1 螺杆挤出过程 1
1.2 推进剂螺杆挤压安全 3
1.3 Ployflow软件及应用 4
1.4 本文研究工作 6
2 数值模型建立 7
2.1 单螺杆流道模型建立 7
2.1.1 建模依据 7
2.1.2 模型建立 8
2.2 单螺杆流道模型网格划分 9
2.2.1 网格划分必要性 9
2.2.2 划分网格 10
2.3 单螺杆流道模型参数设定 11
2.3.1 必要假设及基本方程 11
2.3.2 本构方程及参数设定 13
2.3.3 边界条件设定 14
2.4 本文小结 14
3 模拟结果分析 16
3.1 模拟结果验证 16
3.2 温度、剪切速率、压力及黏度分析 17
3.2.1 温度分析 17
3.2.2 剪切速率分析 19
3.2.3 压力分析 21
3.2.4 黏度分析 22
3.3 不同参数对流道的影响 24
3.3.1 不同转速下的黏度分布 24
3.3.2 不同转速下剪切速率分布 25
3.4 后处理结果对整体模拟的检验 25
4 结论 27
4.1 安全性研究结论 27
4.2 课题展望 28
致 谢 29
参考文献30
1 引言
推进剂又称推进药，是能够有规律地自持燃烧，并放能量、产生气体，推送火箭和导弹的火药[1]。与炸药、发射药的主要区别是火焰温度不过高、点火容易、燃烧稳定，能产生大量小分子的气体。推进剂在我国航空航天和国防领域应用广泛，2011年~2013年期间，神州八号、九号、十号相隔一年发射升空；2013年嫦娥三号月球探测器发射升空。作为我们的战略武器，解放军二炮部队东风系列导弹，对国防系统影响深远，根据相关报道，东风系列的短程、中程、远程以及洲际导弹发展速度惊人。航空航天行业与国防行业高进气度的持续与推进剂的研究发展密不可分。在航空领域，固体推进剂用于机载武器，座椅弹射，航弹的侵彻；航天领域，用于发动机的推进、姿态调整、级间分离与点火等；在兵器领域，常用于战术导弹、无控火箭、炮弹增程[2]。随着我国航天航空产业扩大，以及对国防事业的持续重视，可以预见未来对推进剂的需求量也会大大增加。
推进剂属于高度含能材料，易燃易爆，目前在生产过程中面临比较严峻的安全问题。1962年开始，我国先后发生过10多起含能材料混合设备的着火爆炸事故。1965年11月6日甘肃某厂在试制PAT-52产品时，螺压成型车间压伸工房，压伸机发生爆炸造成1人死亡，8人重伤，2人轻伤；1971年10月30日某厂在生产PL-2产品，调整工艺条件时螺压成型车间压伸机前锥起火，烧毁80公斤推进剂；1973年9月20日，某厂螺压成型车间生产双石-2品号130产品时，由于机内混入了金属杂质，局部摩擦剧烈产热，引起分解爆炸，炸毁压伸机铜套、料斗、开夹器等，烧毁40公斤药料。1977年5月21日，某企业为提高压伸出药速度，单纯地提高压伸负荷，使得药料温升较大，导致爆炸事故[3]。近年来更是事故频发，2005年山西某厂高能压延机爆炸，造成仪器设备损坏，在线药料损毁；2010年，西安某厂在固体推进剂生产中发生火灾事故，造成一人死亡。大量的事故统计结果也表明，推进剂的螺杆挤出、压伸等过程是事故多发环节，也是解决其生产工艺安全性问题的关键。
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