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摘要近年来，固体燃料冲压发动机(Solid Fuel Ramjet,简称SFRJ)以其比冲高，结构简单，成本低等优点越来越受到各国的关注，这些优点也使得它成为炮弹增程的理想选择。本文主要根据 SFRJ 的特性，设计一款尾翼稳定固体燃料冲压增程榴弹，并结合进气道工作特性对其结构进行设计。 利用 Fluent 流体仿真软件，在定常流的假设条件下对 130mm 尾翼稳定固体燃料冲压增程榴弹的进气道-战斗部-燃烧室-喷管统一流场进行了数值仿真，得到了其在稳定工作时的流场。其次，通过改变喷管喉径大小及台阶高度分析了其冷流下流场参数、再附点的位置的变化规律。 在含化学反应条件下，对统一流场进行了仿真，得到了燃烧室各项参数及各组分分布。研究了在变台阶高度的情况下，各项参数的变化及各组分分布变化规律。48922
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毕业论文关键词 尾翼稳定 冲压增程 结构 进气道 再附点
Title Design and Simulation of Large Diameter Fin-Stabilized Solid Fuel Ramjet Assisted Projectile Abstract In recent years, Solid Fuel Ramjet(SFRJ) is more and more concerned by many countries for its advantage of high specific impulse, simple structure, low cost and so on. These advantages also make it an ideal choice to extend range of projectile. This paper mainly according to the characteristics of the SFRJ, design a fin stabilized solid fuel ramjet assisted projectile, and design the structure combining with characteristics of the inlet. Using FLUENT flow field simulation software, under the assumption of steady flow ,the 130mm Fin-stabilized solid fuel ramjet assisted projectile inlet – payload - combustion chamber – nozzle unified flow field is simulated, the flow field at steady condition is obtained. Secondly, by changing the nozzle size and step height and analyzed the reattachment point location flow parameters. Under the condition of chemical reaction, the flow field is simulated, and the parameters of combustion chamber and the distribution of each component were obtained. The variation of various parameters and the distribution of different components in the case of variable step height are studied.
Keywords fin-stabilize SFRJ assisted structure inlet reattachment point
目录
1绪论....1
1.1研究的背景与意义1
1.2冲压发动机的类型及特点....1
1.4关键技术....5
1.5本文主要研究内容及章节安排...6
2冲压增程弹丸型面及结构设计7
2.1型面设计....7
2.1.1进气道设计.7
2.1.2燃烧室设计....11
2.1.3喷管设计12
2.1.4设计成果14
2.2结构设计..14
2.2.1主要结构划分及弹丸参数14
2.2.2各个部件及总装图....14
2.2.3小结...17
3.1固冲发动机内流场简化假设18
3.2计算网格..18
3.3数值计算方法....20
3.3.1求解方法20
3.3.2边界条件21
3.4仿真模型..21
4冷流条件下仿真结果与分析..23
4.1波系结构23
4.1.1内外流场云图..23
4.1.2流场品质分析..24
4.2...25
4.2.1理论分析25
4.2.2仿真结果分析..27
4.3小结28
5含化学反应内流场仿真结果与分析29
5.1流场特征分析....29
5.1.1流场结构29
5.1.2燃烧室内各组分分布规律及分析30
5.2变燃面条件下内流场仿真....32
5.2.1燃料质量流率..32
5.2.2变台阶高度下仿真结果与分析....33
5.3小结35
结论...36
致谢...37
参考文献38
1 绪论 射程，威力，精度和机动性一直以来都是衡量武器系统性能的重要技术战术指标，其中射程是主要的技术战术指标。随着火炮技术的不断发展，精度的提高，提高火炮的射程也越来越重要。火炮射程提高，可以在打击敌方的前提下，保全己方的有生力量。 二次世界大战后，各国竞相研制增加火炮射程的技术。固体冲压比冲高，质量轻，结构简单等优点使其成为各国的研究重点，火炮和冲压发动机的结合充分发挥了两者的优势，极大的提高了火炮的射程，其发展前景也受到各国的重视。 1.1 研究的背景与意义 弹丸增程的方法有两种：一是对炮弹进行改进，可以加长推进剂药柱，使用高能发射药或使用增程弹等；二是对火炮进行改进，加长炮身长度。加长推进剂药柱或使用高能发射药都会增加弹的体积和质量；而增加炮管长度虽然提高了炮的出口速度，却提高了弹的过载，同时亦提高了自身的膛压，降低了火炮的寿命。因此国内外均采用火箭发动机增程技术，即在火炮上安装火箭发动机，在距离炮口一定时间或距离的时候，发动机点火工作,源^自(751:文,论)文]网[www.751com.cn，达到增程的目的 [1] 。 近几十年来国内外研究增程弹药的技术迅猛发展，中大口径弹相继发展了火箭助推增程弹、底部排气增程弹、底排/火箭助推增程弹、冲压发动机增程弹等多种新型增程弹种，使炮弹的射程由原来的几十公里增加到几百公里。其中冲压增程与传统火箭增程相比，冲压增程弹利用空气中的氧气作为氧化剂，使用贫氧推进剂，因此具有更高的比冲，且能实现全动飞行，这有助于提高弹的射程、机动性、突防和生存能力。因此，提高国内在固体冲压增程弹上的研究水平，缩小和国外技术上的差距，就具有很大的现实意义。