武第五章燃气在燃烧室中的流动过程ppt课件

1、l熄灭室内流动过程与推进剂熄灭过程耦合在一同相互作用、熄灭室内流动过程与推进剂熄灭过程耦合在一同相互作用、相互影响，是含化学反响的复杂流动：相互影响，是含化学反响的复杂流动：l燃面是燃气生成源，不断生成新燃气参与通道；燃面是燃气生成源，不断生成新燃气参与通道；l燃面以一定速度沿内法线方向退移，通道截面积逐渐扩展；燃面以一定速度沿内法线方向退移，通道截面积逐渐扩展；l退移速度燃速与燃气流动参数退移速度燃速与燃气流动参数p、V等和发动机任等和发动机任务条件务条件Ti、ag、dp/dt亲密相关；亲密相关；l金属推进剂，熄灭产物是含凝聚相和气相的混合物。金属推进剂，熄灭产物是含凝聚相和气相的混合物。第

2、五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程l装药燃面上的熄灭过程瞬时完成，新生成燃气沿燃面外法线装药燃面上的熄灭过程瞬时完成，新生成燃气沿燃面外法线注入通道主流后即与主流均匀混合，流动中无化学反响；新注入通道主流后即与主流均匀混合，流动中无化学反响；新生成燃气总焓、化学组分和热力学性质与主流完全一样；生成燃气总焓、化学组分和热力学性质与主流完全一样；l新生成燃气和主流均为无黏、纯气相、比热容为常数的理想新生成燃气和主流均为无黏、纯气相、比热容为常数的理想气体；燃气与固体壁面无摩擦；气体；燃气与固体壁面无摩擦；l准一维流动，允许通道截面积沿流动方向发生不大的变化；准一维流动，允

3、许通道截面积沿流动方向发生不大的变化；l燃气与外界无热和功的交换燃气与外界无热和功的交换流动绝热；流动绝热；l忽略重力等彻膂力对流动的影响。忽略重力等彻膂力对流动的影响。根本假设根本假设第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程流动模型流动模型第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第一节第一节 燃气流动的控制方程组燃气流动的控制方程组xpVTApxxpp/xx /xxVV/xxTT/xxAb/xxAApp/控制体控制体延续方程延续方程第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第一节第一节 燃气流动的控制方程组燃气流动的控制方程组+

4、=xArxVAtAbppp动量方程动量方程第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第一节第一节 燃气流动的控制方程组燃气流动的控制方程组+=+xApxVApAtVApppp2能量方程能量方程第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第一节第一节 燃气流动的控制方程组燃气流动的控制方程组+=+xAhrxVpAVuVAxVuAtbpppp02222xAhrVhVAxVuAtbppp02222几何熄灭方程几何熄灭方程第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第一节第一节 燃气流动的控制方程组燃气流动的控制方程组l通道截面积变化与熄灭外表积

5、变化之间的关系通道截面积变化与熄灭外表积变化之间的关系tAxArpb形状方程形状方程RTpTchpTcuv流动控制方程组流动控制方程组第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第一节第一节 燃气流动的控制方程组燃气流动的控制方程组tAxArpbRTpxArxVAtAbpppxApxVApAtVApppp2xAhrVhVAxVuAtbppp02222TchpTcuv准定常流动假设准定常流动假设第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第二节第二节 燃气流动控制方程组的简化燃气流动控制方程组的简化l点火启动与推力终止熄火是典型的瞬态过程，必需运用点火启动与推

6、力终止熄火是典型的瞬态过程，必需运用非定常流动控制方程组描画；非定常流动控制方程组描画；l在其他大部分任务时间内，流动参数随时间的变化很小，可在其他大部分任务时间内，流动参数随时间的变化很小，可以忽略流动的非定常性以忽略流动的非定常性简化为准定常流动；简化为准定常流动；l准定常流动假设本质：用一系列微小时间间隔内的定常流替准定常流动假设本质：用一系列微小时间间隔内的定常流替代变化缓慢的非定常流，每一个时间间隔内的流动参数冻结，代变化缓慢的非定常流，每一个时间间隔内的流动参数冻结，不随时间变化不随时间变化准定常流在不同时辰对应着含不同冻结流准定常流在不同时辰对应着含不同冻结流动参数的控制方程组，

7、在全部时间内流动参数仍可以随时间动参数的控制方程组，在全部时间内流动参数仍可以随时间变化。变化。准定常流动假设准定常流动假设第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第二节第二节 燃气流动控制方程组的简化燃气流动控制方程组的简化l熄灭室内一维准定常流动的简化条件：熄灭室内一维准定常流动的简化条件：1ppAAaV p燃气流速远小于当地的声速燃气流速远小于当地的声速推进剂密度远大于燃气密度推进剂密度远大于燃气密度流动发生显著变化的时间远小于熄灭时间流动发生显著变化的时间远小于熄灭时间bt2或或截面积变化远小于截面积截面积变化远小于截面积或或燃气滞留时间燃气滞留时间一维准定常流动

8、控制方程组一维准定常流动控制方程组第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第二节第二节 燃气流动控制方程组的简化燃气流动控制方程组的简化xArxVAbppddddxApxAVpppdddd202d2VhConst202hVhTchp00TchpRTp或或推导思绪推导思绪第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第三节第三节 燃气在等截面装药通道中的流动燃气在等截面装药通道中的流动l由于存在侵蚀熄灭效应，燃速沿装药逐渐增大，初始等截面由于存在侵蚀熄灭效应，燃速沿装药逐渐增大，初始等截面装药通道变成变截面通道；装药通道变成变截面通道；l引入平均燃速，以为装

9、药通道各截面具有一样的平均燃速引入平均燃速，以为装药通道各截面具有一样的平均燃速装药通道一直是等截面的；装药通道一直是等截面的；l平均燃速平均燃速 基于燃气生成率一样来定义：基于燃气生成率一样来定义：bpLpbArxrmpd0装药通道燃面长度装药通道燃面长度装药通道周长装药通道周长平均燃速平均燃速l思绪：首先推导流动参数与速度系数思绪：首先推导流动参数与速度系数的关系，再经过的关系，再经过沿沿x的的分布推导流动参数变化规律。分布推导流动参数变化规律。速度系数速度系数与速度与速度V的关系的关系第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第三节第三节 燃气在等截面装药通道中的流动

10、燃气在等截面装药通道中的流动l速度系数定义速度系数定义流速流速临界声速临界声速aV012RTa滞止温度滞止温度或熄灭温度或熄灭温度流动模型流动模型第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第三节第三节 燃气在等截面装药通道中的流动燃气在等截面装药通道中的流动滞滞止止状状态态1122xV1=0T1=T0p1=p011=011=0V2T2p222iiVTpx等截面装药通道一维准定常流动控制方程组等截面装药通道一维准定常流动控制方程组第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第三节第三节 燃气在等截面装药通道中的流动燃气在等截面装药通道中的流动bppArVAd

11、d0d2 Vp02d2VhTchpRTpbppArVAConst2 VpConst202hVhTchp00TchpRTp温度温度T与速度系数与速度系数的关系的关系第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第三节第三节 燃气在等截面装药通道中的流动燃气在等截面装药通道中的流动 201111TTTT压强压强p与速度系数与速度系数的关系的关系 22211111Vpprpp密度密度与速度系数与速度系数的关系的关系第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第三节第三节 燃气在等截面装药通道中的流动燃气在等截面装药通道中的流动总压总压p0与速度系数与速度系数的关系的

12、关系 211111rppTT112120101111pp等截面装药通道中流动参数的变化等截面装药通道中流动参数的变化第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第三节第三节 燃气在等截面装药通道中的流动燃气在等截面装药通道中的流动 TT1 p0p1 pp1 10.00.20.40.60.81.00.00.20.40.60.81.0=1.25速度系数速度系数与通道长度与通道长度x的变化的变化第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第三节第三节 燃气在等截面装药通道中的流动燃气在等截面装药通道中的流动12ixl以侵蚀公式为以侵蚀公式为()时为例时为例燃速公式

13、燃速公式 napr xrmxpbd0ppbAxAAddpAx d0pnpbAapml截面截面ii前的燃气质量生成率前的燃气质量生成率速度系数速度系数与通道长度与通道长度x的变化的变化第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第三节第三节 燃气在等截面装药通道中的流动燃气在等截面装药通道中的流动p定义截面定义截面11与截面与截面ii间的平均压强和平均侵蚀比间的平均压强和平均侵蚀比平均压强平均压强平均侵蚀比平均侵蚀比21ppp d10 npnprAap 211 211rp11121ppp d0pnpbAapm pnpApa燃气质量燃气质量生成率生成率速度系数速度系数与通道长度与

14、通道长度x的变化的变化第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第三节第三节 燃气在等截面装药通道中的流动燃气在等截面装药通道中的流动l经过截面经过截面ii的燃气质量流率的燃气质量流率pVAm r1 aV011RTp201112RTApp 121z zRTApmp211201 rAaRTpp01代入定义代入定义速度系数速度系数与通道长度与通道长度x的变化的变化第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第三节第三节 燃气在等截面装药通道中的流动燃气在等截面装药通道中的流动l准定常流动准定常流动bmm npnrRTazp 21212011npnrRTazp 212122021122 nrrzz112222用于装药末端用于装药末端22截面截面2qAAJpt112221111121ptAA速度系数速度系数与通道长度与通道长度x的变化的变化第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭室中的流动过程第三节第三节 燃气在等截面装药通道中的流动燃气在等截面装药通道中的流动l近似计算近似计算pLx2 pnnLxrzBnA12112221AABB242+ 级数展开级数展开通气参量通气参量 沿装药线性变化沿装药线性变化几个特征压强比的近似表达式几个特征压强比的近似表达式第五章第五章 燃气在熄灭室中的流动过程燃气在熄灭