一、双调变推力液体火箭发动机的喷注器结构对燃烧效率及稳定性之影响（论文文献综述）
范雄杰[1]（2021）在《航空发动机燃油喷嘴耦合作用机制研究》文中研究指明燃烧室作为航空发动机的三大部件之一,被称为发动机的核心,宽稳定工作边界和高燃烧效率是燃烧室设计的主要目标。随着航空事业的发展,航空发动机推重比不断增大,燃烧室油气比、头部进气量相应增大,这使得燃烧室稳定工作边界不足,燃烧室稳定工作边界不足问题制约着我国航空发动机的发展,传统燃烧室头部设计已经不能满足需求,目前主要通过设计新型燃烧室来拓宽稳定工作边界,新型燃烧室多采用燃油分级、燃烧分区的分区分级组合式空气雾化喷嘴,预燃级采用富油扩散燃烧来提高点熄火性能、拓宽稳定工作边界,主燃级采用贫油预混燃烧来增强油气掺混、提高燃烧效率,但是该类型喷嘴结构复杂、分部件存在强耦合作用,同时头部进气量增大使得燃烧室头部耦合作用增强,流场、喷雾场组织方式复杂、缺乏系统性研究。此外,随着发动机推力的增大,燃油调节范围增大,预燃级供油喷嘴广泛采用双油路离心喷嘴,双路液膜存在强耦合作用。流场、喷雾场结构在很大程度上直接决定了燃烧室性能,目前急需对航空发动机燃油喷嘴耦合作用机制、流场、喷雾场组织方式展开系统性研究,为燃烧室的设计、性能优化提供支撑。为深入认识航空发动机燃油喷嘴耦合作用机制、流场、喷雾场组织方式,本文采用化整为零的方法将分区分级组合式空气雾化喷嘴拆分为基元喷嘴、预燃级和主燃级分别展开研究、分析,首先对常用作预燃级基元喷嘴的单油路离心喷嘴、双油路离心喷嘴雾化特性进行了实验研究,进一步对分区分级组合式空气雾化喷嘴分部件耦合作用（预燃级分部件耦合作用、主、预燃级耦合作用）、头部耦合作用进行了实验和数值模拟研究。本文工作内容主要分为以下几部分:单油路离心喷嘴液膜破碎机制研究;双油路离心喷嘴流量与雾化特性调试优化方法研究;分区分级组合式空气雾化喷嘴分部件耦合作用研究;分区分级组合式空气雾化喷嘴头部耦合作用研究。研究内容及主要结论如下:（1）单油路离心喷嘴液膜破碎机制研究:对不同供油压力下单油路离心喷嘴液膜形态、雾化特性（液膜锥角、粒径、液膜破碎距离）、液膜破碎机制开展了实验研究,建立了离心喷嘴初始液膜形态、雾化特性与液膜破碎机制的对应关系。研究结果表明:随着供油压力的增大,“洋葱”形液膜、“郁金香”形液膜、波动锥形液膜、穿孔锥形液膜、充分发展的锥形液膜依次出现,粒径逐渐减小,液膜锥角先增大后减小,液膜破碎频率增大;“洋葱”形液膜破碎由“撞击”破碎、穿孔破碎模式主导,液膜破碎距离随供油压力的增大而增大;“郁金香”形液膜、波动锥形液膜破碎由表面波破碎模式主导,液膜破碎距离随供油压力的增大先减小后保持稳定,表面波速度随供油压力的增大而增大;穿孔锥形液膜破碎由湍动能与表面波共同作用下的穿孔破碎模式主导,液膜破碎距离随供油压力的增大而减小;充分发展的锥形液膜破碎由“湍动能”破碎模式主导,液膜破碎距离较小且随供油压力变化较小。（2）双油路离心喷嘴流量与雾化特性调试优化方法研究:对双油路离心喷嘴主、副油路单独供油时流量、锥角、粒径以及双路同时供油时液膜耦合作用进行了结构参数化研究,阐明了液膜耦合作用机制,提出了并定义了二次分离压力、主油路锥角收缩幅度,在此基础上形成了双油路离心喷嘴性能调试优化方法,并在工程应用过程中对调试优化方法进行了进一步补充。研究结果表明:主油路流量对主喷口直径、主收缩段角度、主旋流槽深度、主旋流槽旋流角度比较敏感;主油路锥角对主喷口倒圆、主喷口直径比较敏感;主油路粒径对主喷口直径、主收缩段角度比较敏感;副油路流量对副喷口直径、副旋流槽深度、副喷口长度比较敏感;副油路锥角对副喷口直径、副喷口长度、副旋流槽深度比较敏感;副油路粒径对副喷口直径、副旋流槽深度比较敏感;当副喷口直径很小时,可通过副喷口扩张角度来调节锥角,但是副喷口扩张角度过大会诱发液膜振荡现象,可通过控制旋流槽深度或副喷口扩张角度来避免液膜振荡现象的出现;双路同时供油时,供油压力增大过程中主、副油膜会出现分离-融合-二次分离三个阶段;小油压下液膜融合使得粒径增大,液膜融合后降低供油压力液膜分离存在滞后性;双油路离心喷嘴液膜融合压力、二次分离压力及二次分离后主油路锥角收缩幅度主要受主、副油路流量（惯性）、锥角的影响。总的来说,在双油路离心喷嘴设计、性能优化过程中应合理分配两路燃油流量、锥角,尽可能减小SMD,削弱两路燃油耦合作用,使得二次分离压力小于主油路最小工作压力、主油路锥角收缩幅度小于10°,避免液膜振荡现象的出现,同时也要考虑加工、主副油路结构配合等因素。（3）分区分级组合式空气雾化喷嘴分部件耦合作用研究:针对预燃级采用文氏管预膜空气雾化喷嘴、主燃级采用横向射流空气雾化喷嘴的分区分级组合式空气雾化喷嘴分部件耦合作用开展了结构参数化研究,阐明了该类型分区分级组合式空气雾化喷嘴分部件流场、喷雾场耦合作用机制,提出了文氏管有效性、套筒有效性概念,深入认识了该类型燃油喷嘴流场、喷雾场组织方式。研究结果表明:预燃级文氏管预膜空气雾化喷嘴分部件存在强耦合作用,斜切孔旋流器改善了离心喷嘴雾化效果,增强了油气掺混,大部分液滴跟随旋流空气紧贴文氏管扩张壁面向下游流动,选择合适的文氏管喉道尺寸、扩张角度可有效控制文氏管出口燃油锥角,文氏管出口存在液带和大液滴,雾化效果较差;第二级反向旋流空气改善了文氏管下游雾化质量,但无法有效控制燃油锥角,导致文氏管失效,选择合适的套筒长度和套筒扩张角度可有效控制套筒下游燃油锥角,套筒出口依然存在部分液带和大液滴,但是相对文氏管出口雾化效果较好;分区分级组合式空气雾化喷嘴主、预燃级存在强耦合作用,主燃级旋流空气的强卷吸作用使得预燃级部分气流与主燃级气流混合向下游发展,预燃级部分燃油跟随旋流空气进入主燃区,进一步由主燃级旋流空气输送到点火器附近,主燃级旋流空气的存在使得燃油分布面积、燃油锥角明显增大,预燃级单独供油时主、预燃级耦合作用下燃油锥角是分区分级组合式空气雾化喷嘴的关键性能参数;主燃级叶片与预燃级外级叶片旋向相同、主燃级旋流更强时,存在最佳主燃级旋流叶片角度使得燃油锥角最大。（4）分区分级组合式空气雾化喷嘴头部耦合作用研究:针对某双旋流分区分级组合式空气雾化喷嘴,设计了光学可视模型燃烧室三头部实验件,研究了工况参数（旋流器压降、油气比）、结构参数（主燃级轴向设计速度、主燃级旋流强度）对头部流场、喷雾场耦合作用的影响,采用纵向截面测量方式获取了头部耦合作用截面流场、喷雾场结构,阐明了新型燃烧室头部流场、喷雾场耦合作用机制,深入认识了多头部燃烧室流场、喷雾场组织方式。研究结果表明:不考虑壁面作用、燃烧室头部间距一定时,燃烧室头部耦合作用主要受头部流场高速射流扩张角度的影响,当高速射流扩张角度大于一定值时,高速射流扩张角度增大都会增强头部耦合作用,耦合作用截面轴向速度增大,甚至出现射流合并现象,耦合作用增强反过来进一步影响头部流场结构,导致高速射流扩张角度、回流区尺寸减小;当高速射流扩张角度小于一定值时,头部耦合作用截面轴向速度很小,头部耦合作用产生的头部间低速低压区反而使得高速射流扩张角度增大。总的来说,本文对基元离心喷嘴雾化特性、分区分级组合式空气雾化喷嘴分部件耦合作用、头部耦合作用进行了系统性研究,为新型燃烧室的设计、性能优化提供了有力支撑。
张波涛,李平,王凯,杨宝娥[2]（2020）在《变推力液体火箭发动机中针栓喷注器研究综述》文中提出为总结变推力液体火箭发动机中针栓喷注器的研究成果和梳理未来的发展方向,本文综述了该领域的研究进展。首先介绍了针栓喷注器的基本概念和研究意义,然后从设计原理、工程研制、雾化特性和燃烧特性等方面介绍了针栓喷注器的研究历史和现状,最后展望了针栓喷注器的发展趋势及需要研究的一些科学问题。分析表明,液液针栓喷注器、气液针栓喷注器的雾化特性和燃烧特性都还需持续开展研究。雾化特性中特别需要关注的是雾化角、混合特性和下漏率,还要探索针栓喷注器在反压下的雾化特性。燃烧特性中需要深入研究温度分布、火焰结构和燃烧稳定性。
石璞,朱国强,李进贤,侯晓[3]（2020）在《液体火箭发动机针栓喷注器雾化燃烧技术研究进展》文中研究说明针栓喷注器具有结构简单、可靠性高、燃烧稳定,可实现深度节流、面关机、机构可按比例缩放、成本低等显着优点,以其为基础的推力调节技术是一种实现液体火箭发动机变推力方案的有效途径,得到了广泛的应用。基于国内外针栓喷注器及针栓式发动机技术的发展现状和应用实例,着重从喷注器雾化性能和发动机燃烧流动问题2个方面进行了分析,在此基础上提出了对喷注器及发动机技术研究方向和研究重点的建议。
白晓[4]（2020）在《气液同轴离心式喷嘴自激振荡过程及对喷雾燃烧特性的影响研究》文中认为气液同轴离心式喷嘴被广泛应用于低温无毒双组元液体火箭发动机中,但此类喷嘴在特定的结构和工况下容易发生自激振荡现象,而自激振荡有可能会诱发不稳定燃烧。目前对自激振荡特性及产生机理的认识还不透彻,自激振荡对燃烧过程的影响研究更是匮乏。本文借助试验、数值仿真和理论分析手段,以液体中心式气液同轴收口型和敞口型离心式喷嘴为研究对象,对自激振荡过程、产生机理、关键工作/结构参数的影响以及喷雾燃烧动态特性进行了深入研究。首先,开展了核心工作参数对自激振荡的影响研究。针对两种构型的基准喷嘴开展雾化试验,分析了不同喷注工况下的自激振荡起振过程,研究了气液喷注工况及反压对自激振荡喷雾形态、特性及边界的影响规律。研究表明,当气液比较小时,稳态雾化的喷注初期依旧存在剧烈的自激振荡。自激振荡频率受液体喷注工况的影响较大,且随着液体雷诺数的增加近似呈线性增大。自激振荡产生与否以及自激振荡强弱取决于液膜角与缩进角的相对大小,当液膜角与缩进角相等时,缩进室内部流动处于临界流动模态,此时自激振荡最强。当在常压条件下缩进室内部流动为外混流动模态时,随反压增加,自激振荡先增强后被抑制。其次,研究了关键结构参数对自激振荡的影响。对比分析了两种构型喷嘴的缩进长度对自激振荡幅频特性及自激振荡边界的影响规律,获得了不同喷嘴结构下完整的自激振荡边界。针对液体中心式气液同轴收口型离心式喷嘴,探究了环缝宽度及内喷嘴出口壁面厚度对喷雾形态、自激振荡特性、内部流场结构以及雾化特性的影响。研究认为,缩进长度、环缝宽度以及内喷嘴出口壁厚是决定自激振荡产生与否以及自激振荡强弱的关键结构参数。当喷嘴无缩进时,自激振荡边界较窄且振荡较弱。对于缩进长度较大的喷嘴,发生自激振荡的工况范围较大,且随气体喷注工况的增加,自激振荡边界出现了“间断跳跃”现象。增加环缝宽度以及内喷嘴出口壁面厚度可减弱缩进室内部气体的压力波动,从而抑制自激振荡。自激振荡喷雾的质量流率呈“双峰”分布,而稳态喷雾的质量流率则为“单峰”分布。相比于结构参数,自激振荡喷雾特性受工况参数的影响更大。随后,对气液同轴离心式喷嘴自激振荡的产生机理进行了深入研究。结合试验与数值仿真,获得了自激振荡发生过程中缩进室内部的流场结构,分析了喷嘴内部扰动的传递机制。同时,建立了缩进室内部液膜角的理论求解模型,并提出了自激振荡的产生机理。根据产生机理的不同,将自激振荡现象分为两类:液膜周期性堵塞气体型自激振荡和气体周期性挤压液膜型自激振荡。前者是由于锥形液膜对环缝气体的周期性堵塞作用致使缩进室内部气体压力发生周期性振荡引起的;后者则归因于环缝气体对锥形液膜的周期性挤压阻碍作用,对应于缩进较大喷嘴在“间断跳跃”后出现的自激振荡。自激振荡会导致缩进室内部气体压力、环缝气体以及中心气核发生相同频率振荡,当自激振荡强度足够大时,同样会引起液体喷前压力振荡。最后,开展了可视化燃烧试验,探究了自激振荡对燃烧过程的影响。基于非接触光学观测方法同步获得了喷雾与火焰的动态结构,研究了缩进长度及喷注工况对振荡火焰的作用规律,分晰了自激振荡与火焰振荡、室压振荡及燃料喷前压力振荡的关系。气液同轴式喷嘴的喷雾燃烧过程可分为:稳态燃烧、喷雾与火焰振荡燃烧以及不稳定燃烧。稳态燃烧时,火焰具有明显的锥形分布特征,火焰主要分布于锥形液膜表面,喷嘴出口回流区以及喷雾与燃烧室壁面的撞击区域。振荡燃烧时,火焰近似呈轴对称分布规律且亮度发生周期性明暗变化。当缩进长度较小时,火焰附着于喷注面板上且主要发生径向振荡;而缩进长度增大到一定程度后,火焰周期性地附着并远离喷注面板且由纵向振荡主导。自激振荡一定会引起火焰及燃料喷前压力发生同频率振荡,且火焰振荡与喷雾自激振荡强弱同步。当自激振荡频率与燃烧室固有声学频率耦合时,自激振荡会激发不稳定燃烧。
巩岩博[5]（2019）在《低温液体火箭发动机静态特性建模与仿真研究》文中指出静态特性仿真与分析是液体火箭发动机研制过程中的重要环节与必要手段。国内外针对液体火箭发动机的静态特性仿真开展了大量的工作,取得了一系列学术成果,为工程实践提供了依据和指导。但与国外相比,我国在低温火箭发动机静态特性仿真的模型准确性、平台通用性和静态特性分析的应用研究方面还存在较大的差距。为此,本文开展了低温火箭发动机的静态特性建模与仿真分析,建立了低温火箭发动机静态特性模型库,并对低温火箭发动机的性能可靠性、性能参数敏感性、参数调节特性、以及故障仿真与诊断等热点工程问题开展了研究。本文对低温火箭发动机各部件的静态特性开展了理论分析,建立了涡轮泵、燃烧装置、管路和节流元件等主要部件的静态特性模型。其中,针对低温推进剂的密度和温度在泵后变化较大的情况,引入了泵后温升模型,提高了低温泵扬程与效率的计算准确性;针对氢氧推力室冷却夹套传热计算误差较大的问题,通过理论分析与试验数据归纳,对冷却夹套的计算模型进行了修正,提出了有较高计算精度的氢氧推力室冷却夹套传热计算模型;针对基于伯努利方程得到的汽蚀文氏管模型不适用于液氢的问题,引入了等熵算法,解决了液氢汽蚀管的流量计算问题;针对发动机系统对结构质量特性的关注,根据低温发动机的实际数据对已有的发动机结构质量估算模型进行了修正,建立了低温发动机结构质量近似仿真模型。根据低温火箭发动机各部件的静态特性数学模型,基于模块化建模思想,使用Modelica语言搭建了低温发动机的各主要部件的静态特性仿真模块,组成了低温火箭发动机静态特性模型库,形成了通用的低温火箭发动机静态特性仿真平台。基于静态特性仿真平台,对液氧/甲烷发动机开展了性能可靠性评估和性能参数敏感性分析,通过蒙特卡洛仿真得出了该型发动机的性能可靠性指标;通过单因素敏感性分析和多因素敏感性分析方法,结合极差分析与方差分析原理,得到了对该型发动机性能影响最大的参数,并指出了这些参数对性能影响的显着性高低;对全流量补燃循环发动机的参数调节特性开展了研究,考虑到调节精度和阀门的工作可靠性,分析了以各种调节方案开展推力和混合比调节时发动机各部件参数的变化特性,并比较出相对更优的调节方案;开展了50吨级氢氧火箭发动机的静态特性故障仿真与分析,得到该型发动机在各类故障模式下关键参数的变化趋势与程度,并提出了氢氧火箭发动机的静态特性故障矩阵,为该型发动机的后续研制和故障分析提供了依据。
张紫豪[6]（2018）在《可调针栓喷注器喷雾特性试验研究》文中研究指明论文以变推力液体火箭发动机为背景,采用理论分析和试验研究的方法研究了可调节针栓喷注器流量特性以及喷雾特性。研究分析了阻塞比、套筒扩张角和喷孔形状以及动量比等参数对其影响规律,为变推力针栓发动机设计提供参考。首先,得到了流量特性随结构、工况参数的变化规律。结果表明,相比于喷注压降,结构参数对流量特性影响更大。喷注面积越小,流量系数Cd越小;阻塞比和套筒扩张角越小,Cd越大。其次,综合采用高速摄影技术、Malvern技术和NPLS技术,对针栓喷注器开展雾化试验,得到了喷雾特性随阻塞比、套筒扩张角的变化规律。结果表明,阻塞比从0.6增加至0.8,喷雾锥角最大可减小40°,相同测点的SMD增加250μm,喷雾分布更加集中;相对于喷雾锥角,套筒扩张角对于喷雾破碎的影响更为显着,套筒扩张角一旦小于90°,SMD减小约30μm。最后,为了进一步研究针栓喷注器喷雾特性变化规律的机理,采用高速摄影技术和NPLS技术,得到了针栓喷注单元喷孔形状和动量比对喷雾形态的影响规律。结果表明,动量比由0.07增加至0.56,喷雾半锥角增加约30°;受局部动量比影响,梯形孔喷雾流场振荡波动较大,矩形孔宽高比从4.4增加至7.71,喷雾半锥角减小18.1°,破碎程度变化趋于平缓。
周康[7]（2018）在《气氧/气甲烷小推力针栓发动机燃烧特性研究》文中进行了进一步梳理论文以小推力针栓发动机为研究对象,采用试验和仿真的方法来研究动量比、阻塞比、孔型和特征长度对针栓发动机燃烧性能的影响。通过实验的方法研究了针栓发动机在不同混合比下的点火过程和燃烧特性。分析在燃烧试验中获得的流量、压力和温度等数据,结果显示,随着点火能量增加,点火成功率增加,燃烧效率随混合比的增加而增加。通过仿真研究了动量比对针栓发动机燃烧流场和燃烧性能影响。结果显示,在燃烧室中心区域内沿着径向温度呈带状分层分布,而在针栓发动机靠近壁面的位置,沿着圆周方向,温度分布呈现出高低相间的“齿轮状”分布。随着动量比增加,增强了推进剂在燃烧室内的局部混合燃烧,使得燃烧效率增加。通过仿真研究了孔型、阻塞比和针栓发动机特征长度对燃烧流场和燃烧性能影响。结果表明,采用矩形孔的情况下具有更高的燃烧效率;在一定范围内,随着阻塞比的增加,喷孔的孔间距随之减小,射流混合变差,因而燃烧效率减小;并且随着针栓发动机特征长度的增加,推进剂在燃烧室内滞留时间增加,燃烧反应越充分,燃烧效率也随之提高。
文思语[8]（2018）在《变推力液体火箭发动机控制方案设计与控制方法研究》文中提出液体火箭发动机是实现航天推进与空间探索的一种重要的动力装置。变推力液体火箭发动机与定推力液体火箭发动机相比能实现航天器推力的可控性,是空间飞行及探测任务的必备推进系统。目前,国内外针对变推力液体火箭发动机增压方案和控制方案的研究都取得了大量研究成果,但是其增压方案的研究大多都以传统挤压式增压或涡轮泵压式增压为推进剂供应与控制系统的基础方案,对于新型以电机泵为增压方案的相关研究非常少。本文以变推力液体火箭发动机为研究对象,设计了电机泵增压推进剂供应与控制系统方案,开展系统方案设计和系统控制特性的研究。首先,本文提出采用电机泵增压的推进剂供应系统,开展其相关调节元件工作特性的研究。在分析变推力液体火箭发动机的工作特点的基础上,提出采用电机泵增压的推进剂供应系统方案,设计了可行的系统调节部件主要设计参数。利用AMESim软件建立了无刷直流电机驱动离心泵、无刷直流电机驱动齿轮泵、可调汽蚀文氏管、针栓喷注器仿真模型,开展了相关工作特性的研究,为电机泵增压系统设计打下基础。其次,分析了变推力液体火箭发动机控制需求,并基于控制需求设计了四种电机泵增压推进剂供应系统方案。并针对不同系统方案利用AMESim软件和Simulink软件联合仿真,从满足变推力发动机控制需求能力和简化系统结构的角度对系统控制性能进行分析和比较,选出优选方案。研究发现,使用液氧离心泵、煤油齿轮泵及针栓喷注器的推进剂供应系统方案是优选方案。再次,论文针对优选的电机泵增压推进剂供应与控制系统方案开展了进一步控制特性研究。充分掌握系统不同部件工作原理和工作特性的基础上,利用传统的PID控制器,针对不同控制量设计相应控制回路,通过仿真实验研究获得了系统在不同控制方案下的控制特性,可根据发动机系统控制实际需求,选择不同控制回路。最后,为了进一步提高控制系统的控制性能,针对电机泵增压发动机控制系统的特点和控制需求,设计了神经网络PID控制方案,通过神经网络算法实现了多输入多输出的控制需求及PID参数的整定。仿真结果证明神经网络PID控制方法保持了PID控制器结构简单、鲁棒性强等优点,又进一步提高了控制系统的灵活性和适应性,提高了控制精度。
成鹏[9]（2018）在《变推力火箭发动机喷雾燃烧动态过程研究》文中研究表明液体火箭发动机内部的喷雾燃烧过程本身就是一个高度非线性动态过程,而变推力火箭发动机主动调节过程中的动态特性更加复杂。但是目前对稳态工况条件下的喷雾燃烧动态过程的认识还不全面透彻,对于调节过程中的喷雾燃烧理解更加缺乏。本文基于理论分析、数值模拟和试验方法,以应用于变推力火箭发动机的双集液腔离心式喷嘴、针栓喷嘴为研究对象,研究了稳态工况下以及主动调节工况下的喷雾燃烧动态特性。采用试验与仿真相结合的方法,获得了离心式喷嘴稳态、流量线性调节和流量正弦调节条件下喷嘴内部气核、喷雾形态、液滴粒径的动态响应规律,讨论了动态喷雾过程对燃烧的潜在影响。研究表明气核在流量调节过程中以整体缩放为主要运动形式。流量调节在喷嘴内部以长波形式传播,喷嘴内不同位置处的液膜厚度与速度脉动几乎同步。因此脉动条件下,喷出喷嘴的液体会周期性出现厚且快的液膜,最终导致雾化性能变差。在流量调节速率较小时,喷雾形态、液滴粒径均随流量调节准稳态变化。当调节速率较大时延迟现象凸显,并且流量增大调节初期存在雾化性能突变导致喷雾场的时空不均匀,极有可能诱导负调和不稳定燃烧等非线性现象产生。观察到流量调节过程中喷雾燃烧的响应延迟和负调现象,总结了两种动态现象的规律,揭示了两者的产生机理。针对双集液腔离心式喷嘴流量调节过程中喷雾燃烧的动态特性开展了试验研究,验证了双集液腔方案的深度调节能力。分析总结了流量调节过程中燃烧过程的动态响应规律。调节氧气产生的延迟主要原因是氧气的可压缩性以及流量控制元件与喷注器之间空腔。燃料调节带来的延迟主要是由于缓慢的蒸发过程。燃料蒸发过程中液滴大量吸热和大量释放燃料蒸气的时间差是导致负调的根本原因。调节燃料和调节氧气对负调的影响存在竞争关系,即调节燃料促进负调而调节氧气抑制负调,且两者对于负调的影响程度与其调节速率是正相关的。建立了不同构型针栓喷嘴喷雾的空间分布模型,分析了推进剂流动特性与破碎模式,获得了针栓喷嘴喷雾液滴尺寸空间分布规律。通过建立理论模型,实现了喷雾角、液膜空间分布以及液滴尺寸预测。喷雾角、空间分布主要受到动量比、堵塞比、射流直径/液膜厚度、液膜厚度影响。径向流体流动受到轴向液膜阻碍,喷孔名义流量系数随着局部动量比增大而增大。简化的针栓喷嘴单元形成的斗篷状的喷雾,结合理论与仿真结果得到径向孔型针栓喷嘴形成的喷雾为镂空的花瓣锥。不同工况条件下,喷雾形态被分为封闭弧形喷雾、斗篷状喷雾以及充分发展的扇形喷雾三种形式,喷雾破碎分为滴落状破碎、穿孔液膜破碎、冲击破碎、湍动射流主导破碎以及湍动液膜主导破碎五种模型。喷雾场中不同轴向位置的平均粒径沿径向分布相似。局部动量比越大扇形液膜区的液滴平均粒径越小,同时射流影响核心区外移,喷雾外围的粒径增大。通过非接触光学观测试验,获得了针栓喷嘴燃烧室内喷雾与火焰的空间分布,明晰了工况参数对喷雾、火焰空间分布的影响,探索了喷雾火焰振荡的产生原因。准稳态条件下,喷雾主要分布在针栓下游侧后方扇形区域;燃烧主要发生在三个区域:位于燃烧室中部针栓头下方的中心燃烧区,位于燃烧室头部针栓两侧的头部燃烧区以及分布在喷雾外缘的喷雾外缘带状燃烧区。头部燃烧区为燃料蒸发提供热源,对火焰稳定有重要作用。喷雾分布和火焰分布主要受到动量比的影响。随着动量比增大,喷雾向下游弯曲程度减小,压缩头部燃烧区并导致其尺寸减小,中心燃烧区从小动量比时的“单火焰”模式逐渐过渡到“双火焰”模式。在混合比较低的工况下,燃烧室内喷雾破碎、燃烧释热、声学振荡之间更容易发生耦合,多物理场耦合可能是喷雾火焰产生振荡的原因。
常一冰[10]（2018）在《GOX/GCH4火箭发动机针栓喷注器热环境分析及其热防护》文中研究表明本文以GOX/GCH4针栓式火箭发动机为研究对象,对针栓喷注器在燃烧流场下的热环境进行了数值仿真模拟,系统研究了针栓喷注器长度参数、孔形参数和头部形状参数对于喷注器燃烧和传热特性的影响,为针栓喷注器热防护设计提供了参考。此外设计了一款500N气氧气甲烷针栓发动机样机用以在热试实验条件下对针栓喷注器头部温度进行测量,得到了在不同工况下喷注器头部温度随混合比和室压变化的规律。针栓喷注器热环境的评价指标包括头部最高温度、最大热流密度以及全局燃烧效率,而具体的研究参数包括跳过距离Ls、喷孔排距Li、头部形状参数b/a、圆形喷孔孔径比Df/Ds和矩形喷孔长宽比l/w。首先,仿真研究结果表明,回流区作为针栓发动机内流场的典型特征,通常包括喷注头盖下方的头部回流区和燃烧室中央的中心回流区以及针栓头下方的小回流区。一般来讲,头部回流区和中心回流区起到促进混合燃烧和维持燃烧稳定的作用。其次,对双排喷孔甲烷中心式针栓喷注器而言,头部冷却主要由针栓头下方的小回流区实现,该小回流区主要由从两排喷孔间隙流出高浓度氧气气膜形成,针栓头表面温度则与小回流区内氧气的浓度成反相关。在氧气浓度相同时,冷却效果则主要取决于针栓头部与针栓腔体内部冷态甲烷的对流冷却距离之长短,距离越短,则冷却越好。而回流区本身存在与否、规模几何则受到各类结构参数的强烈影响。此外全局燃烧效率随l/w增大而显着下降,但对其他结构参数则不太敏感。最后,实验结果和仿真结果都表明对于非设计工况下的其他低混合比、低室压工况,同一室压水平下针栓头部温度随混合比增大而先减小后增大,且定量对比结果显示仿真与实验值最大偏差不超过实验值的30%。对针栓头部烧蚀的微观形貌分析表明设计工况下针栓头部真实温度至少超过1000℃,比仿真结果小20%。这表明本文所采用的仿真计算模型能够得出与实际相符的针栓头部温度变化趋势,对于指导针栓喷注器的初步设计具有一定的应用价值。
二、双调变推力液体火箭发动机的喷注器结构对燃烧效率及稳定性之影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、双调变推力液体火箭发动机的喷注器结构对燃烧效率及稳定性之影响（论文提纲范文）
（1）航空发动机燃油喷嘴耦合作用机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 离心喷嘴研究进展 |
| 1.2.1 单油路离心喷嘴研究进展 |
| 1.2.2 双油路离心喷嘴研究进展 |
| 1.2.3 存在问题 |
| 1.3 分区分级组合式空气雾化喷嘴研究进展 |
| 1.3.1 组合式空气雾化喷嘴研究进展 |
| 1.3.2 分区分级组合式空气雾化喷嘴研究进展 |
| 1.3.3 燃烧室头部耦合作用研究进展 |
| 1.3.4 存在问题 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 实验系统和光学测量系统介绍 |
| 2.1 全环全压燃烧实验系统 |
| 2.2 雾化特性激光测量实验系统 |
| 2.3 PIV测量系统 |
| 2.4 PLIF测量系统 |
| 2.5 高速阴影测量系统 |
| 2.6 燃油粒径测量系统 |
| 2.7 本章小节 |
| 第3章 单油路离心喷嘴液膜破碎机制研究 |
| 3.1 实验件 |
| 3.2 研究内容和方案 |
| 3.3 供油压力对单油路离心喷嘴流量特性的影响 |
| 3.4 供油压力对单油路离心喷嘴粒径特性的影响 |
| 3.5 供油压力对单油路离心喷嘴液膜锥角及液膜破碎机制的影响 |
| 3.5.1 液膜锥角及液膜破碎距离处理方法 |
| 3.5.2 供油压力对液膜锥角及液膜破碎模式的影响 |
| 3.5.3 供油压力对液膜破碎距离及液膜破碎频率的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 双油路离心喷嘴流量与雾化特性调试优化方法研究 |
| 4.1 实验件 |
| 4.2 研究内容和方案 |
| 4.3 主油路结构参数对主油路流量及雾化特性的影响 |
| 4.3.1 主喷口直径对流量及雾化特性的影响 |
| 4.3.2 主喷口长度对流量及雾化特性的影响 |
| 4.3.3 主收缩段角度对流量及雾化特性的影响 |
| 4.3.4 主喷口形状对流量及雾化特性的影响 |
| 4.3.5 主油路旋流槽深度对流量及雾化特性的影响 |
| 4.3.6 主油路旋流槽旋流角度对流量及雾化特性的影响 |
| 4.3.7 主油路结构参数敏感性分析 |
| 4.3.8 主油路喷嘴调试优化方法 |
| 4.4 副油路结构参数对流量及雾化特性的影响 |
| 4.4.1 副喷口直径对流量及雾化特性的影响 |
| 4.4.2 副喷口长度对流量及雾化特性的影响 |
| 4.4.3 副油路旋流槽深度对流量及雾化特性的影响 |
| 4.4.4 副油路敏感性分析 |
| 4.4.5 副油路喷嘴调试优化方法 |
| 4.5 主副油路液膜耦合作用研究 |
| 4.5.1 双油路离心喷嘴液膜融合分离过程 |
| 4.5.2 双油路离心喷嘴结构参数对液膜融合压力的影响 |
| 4.5.3 双油路离心喷嘴结构参数对液膜二次分离的影响 |
| 4.5.4 双油路离心喷嘴液膜融合分离特性调试优化方法 |
| 4.6 调试优化方法工程应用 |
| 4.6.1 总体方案设计 |
| 4.6.2 结构方案设计 |
| 4.6.3 主副油路结构组合方案及流量特性 |
| 4.6.4 主副油路结构组合方案对燃油锥角的影响 |
| 4.6.5 本节小结 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 分区分级组合式空气雾化喷嘴分部件耦合作用研究 |
| 5.1 实验件 |
| 5.2 研究内容和方案 |
| 5.3 预燃级文氏管预膜空气雾化喷嘴分部件耦合作用研究 |
| 5.3.1 预燃级文氏管预膜空气雾化喷嘴分部件耦合作用 |
| 5.3.2 斜切孔切向角度对一级旋流器结构耦合作用的影响 |
| 5.3.3 斜切孔切向角度对一级旋流器与文氏管组合结构耦合作用的影响 |
| 5.3.4 文氏管扩张角度对一级旋流器与文氏管组合结构耦合作用的影响 |
| 5.3.5 文氏管喉道尺寸对一级旋流器与文氏管组合结构耦合作用的影响 |
| 5.3.6 斜切孔切向角度对两级旋流器与文氏管加套筒组合结构耦合作用的影响 |
| 5.3.7 文氏管扩张角度对两级旋流器与文氏管加套筒组合结构耦合作用的影响 |
| 5.3.8 文氏管喉道尺寸对两级旋流器与文氏管加套筒组合结构耦合作用的影响 |
| 5.3.9 套筒长度对两级旋流器与文氏管加套筒组合结构耦合作用的影响 |
| 5.3.10 套筒角度对两级旋流器与文氏管加套筒组合结构耦合作用的影响 |
| 5.3.11 本节小结 |
| 5.4 主预燃级耦合作用研究 |
| 5.4.1 主预燃级耦合作用 |
| 5.4.2 主燃级旋流叶片角度对主预燃级耦合作用的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 分区分级组合式空气雾化喷嘴头部耦合作用研究 |
| 6.1 实验件 |
| 6.2 研究内容和方案 |
| 6.3 燃烧室头部流场及喷雾场耦合作用 |
| 6.4 工况参数对燃烧室头部流场及喷雾场耦合作用的影响 |
| 6.4.1 旋流器压降对燃烧室头部流场及喷雾场耦合作用的影响 |
| 6.4.2 油气比对燃烧室头部喷雾场耦合作用的影响 |
| 6.5 结构参数对燃烧室头部流场及喷雾场耦合作用的影响 |
| 6.5.1 主燃级轴向设计速度对燃烧室头部流场及喷雾场耦合作用的影响 |
| 6.5.2 主燃级旋流强度对燃烧室头部流场及喷雾场耦合作用的影响 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）变推力液体火箭发动机中针栓喷注器研究综述（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 针栓喷注器设计原理 |
| 1.1 结构 |
| 1.2 物理量定义 |
| 1)动量比 |
| 2)阻塞率 |
| 3)直径比 |
| 2 工程研制 |
| 3 雾化特性 |
| 3.1 喷注方式 |
| 3.2 雾化过程 |
| 3.3 雾场形态 |
| 3.4 雾化角 |
| 3.5 液滴粒径空间分布 |
| 3.6 混合特性 |
| 4 燃烧特性 |
| 4.1 结构设计 |
| 4.2 流场结构 |
| 4.3 点火过程 |
| 4.4 火焰结构 |
| 4.5 燃烧场中雾场形态 |
| 4.6 温度场 |
| 4.7 燃烧效率 |
| 4.8 燃烧不稳定 |
| 5 设计方法 |
| 6 综合评价与发展趋势 |
| 7 结束语 |
（3）液体火箭发动机针栓喷注器雾化燃烧技术研究进展（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 针栓喷注器技术的发展 |
| 1.1 针栓喷注器的起源与典型结构 |
| 1.2 针栓式发动机的发展与应用 |
| 1.2.1 国外的发展与应用 |
| 1.2.2 国内的发展与应用 |
| 2 针栓喷注器雾化性能 |
| 2.1 雾化过程 |
| 2.1.1 液/液喷注器 |
| 2.1.2 气/液喷注器 |
| 2.2 喷射锥角 |
| 2.2.1 液/液喷注器 |
| 2.2.2 气/液喷注器 |
| 2.3 雾化粒径 |
| 2.3.1 液/液喷注器 |
| 2.3.2 气/液喷注器 |
| 3 针栓式发动机的燃烧流动问题 |
| 3.1 发动机及喷注器局部结构对燃烧性能的影响 |
| 3.1.1 局部结构参数对燃烧性能的影响 |
| 3.1.2 部分流动参数对燃烧性能的影响 |
| 3.2 发动机热环境分析 |
| 3.3 发动机燃烧不稳定问题 |
| 4 总结与展望 |
| 4.1 关于针栓喷注器雾化性能 |
| 4.2 关于针栓式发动机的燃烧流动 |
| 4.3 目前需要重点关注的问题 |
| 1)喷注器雾化问题。 |
| 2)发动机燃烧流动问题。 |
| 3)过热问题。 |
| 4.4 发展趋势分析 |
（4）气液同轴离心式喷嘴自激振荡过程及对喷雾燃烧特性的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 气液同轴式喷嘴动态喷雾过程研究进展 |
| 1.2.1 喷嘴内部的非定常流动过程 |
| 1.2.2 动态喷雾过程 |
| 1.2.3 破碎雾化机理 |
| 1.3 气液同轴式喷嘴自激振荡研究进展 |
| 1.3.1 气液同轴离心式喷嘴自激振荡 |
| 1.3.2 气液同轴直流式喷嘴自激振荡 |
| 1.4 气液同轴式喷嘴燃烧过程研究进展 |
| 1.4.1 稳态燃烧过程研究 |
| 1.4.2 不稳定燃烧过程研究 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第二章 试验与数值仿真方法 |
| 2.1 喷雾试验与数值模拟方法 |
| 2.1.1 研究对象 |
| 2.1.2 试验系统 |
| 2.1.3 冷态喷雾数值模拟方法 |
| 2.2 喷雾燃烧试验方法 |
| 2.3 试验工况 |
| 2.3.1 雾化试验工况 |
| 2.3.2 喷雾燃烧试验工况 |
| 2.4 试验测量方法 |
| 2.4.1 基本参数测量 |
| 2.4.2 背景光成像 |
| 2.4.3 相位多普勒分析(PDA)方法测量雾化特性 |
| 2.4.4 喷雾与火焰同步成像方法 |
| 2.5 数据处理方法 |
| 2.5.1 喷雾锥角提取方法 |
| 2.5.2 自激振荡频率和强度提取方法 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 工作参数对自激振荡的影响研究 |
| 3.1 自激振荡现象及起振过程分析 |
| 3.1.1 低气液比工况 |
| 3.1.2 中/高气液比工况 |
| 3.2 气液喷注工况对自激振荡的影响研究 |
| 3.2.1 自激振荡频率 |
| 3.2.2 自激振荡强度 |
| 3.2.3 自激振荡边界 |
| 3.3 反压对自激振荡的影响研究 |
| 3.3.1 喷雾形态 |
| 3.3.2 自激振荡特性 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 关键结构参数对自激振荡的影响研究 |
| 4.1 缩进长度对自激振荡的影响 |
| 4.1.1 自激振荡频率与强度 |
| 4.1.2 自激振荡边界 |
| 4.2 环缝宽度对自激振荡的影响 |
| 4.2.1 自激振荡频率与强度 |
| 4.2.2 喷雾形态 |
| 4.2.3 缩进室内部流场结构 |
| 4.2.4 雾化特性 |
| 4.3 内喷嘴出口壁面厚度对自激振荡的影响 |
| 4.3.1 自激振荡频率与强度 |
| 4.3.2 喷雾形态 |
| 4.3.3 缩进室内部流场结构 |
| 4.3.4 雾化特性 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 气液同轴离心式喷嘴自激振荡机理研究 |
| 5.1 喷嘴内部流场结构研究 |
| 5.1.1 透明缩进室内部流场结构试验研究 |
| 5.1.2 缩进室内部气液相互作用的数值仿真研究 |
| 5.2 自激振荡过程中喷嘴内部扰动的传递机制研究 |
| 5.2.1 缩进室内部压力振荡特性 |
| 5.2.2 气体环缝中压力振荡及传递机制 |
| 5.2.3 离心式喷嘴内部压力振荡及传递机制 |
| 5.3 自激振荡过程中缩进室内部流动模态研究 |
| 5.3.1 液膜角的理论分析模型 |
| 5.3.2 工作、结构参数对流动模态的影响 |
| 5.4 气液同轴离心式喷嘴自激振荡产生机理 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 气液同轴离心式喷嘴自激振荡对燃烧过程的影响研究 |
| 6.1 喷雾与火焰动态结构特征 |
| 6.1.1 稳态燃烧条件下喷雾与火焰结构 |
| 6.1.2 振荡燃烧条件下的喷雾与火焰结构 |
| 6.2 喷雾自激振荡对燃烧特性的影响研究 |
| 6.2.1 自激振荡频率与火焰振荡频率的关系 |
| 6.2.2 火焰振荡强度与自激振荡的内在联系 |
| 6.2.3 振荡燃烧与稳态状态下燃烧效率对比 |
| 6.3 非定常燃烧特性分析 |
| 6.3.1 燃料喷前压力振荡特性 |
| 6.3.2 燃烧室压力振荡特性 |
| 6.4 自激振荡与不稳定燃烧的关系研究 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 主要工作 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（5）低温液体火箭发动机静态特性建模与仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 发动机静态特性 |
| 1.3 国内外研究概况 |
| 1.3.1 静态特性分析方法 |
| 1.3.2 静态特性分析研究与应用 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 2 发动机静态特性数学模型 |
| 2.1 涡轮泵模型 |
| 2.1.1 气涡轮模型 |
| 2.1.2 液力涡轮模型 |
| 2.1.3 离心泵模型 |
| 2.2 燃烧装置模型 |
| 2.2.1 喷注器模型 |
| 2.2.2 燃烧室模型 |
| 2.2.3 喷管模型 |
| 2.3 冷却夹套模型 |
| 2.3.1 推力室结构与分段 |
| 2.3.2 传热过程分析与建模 |
| 2.4 管路与节流元件模型 |
| 2.4.1 液体管路与阀门模型 |
| 2.4.2 气体管路与阀门模型 |
| 2.4.3 汽蚀文氏管模型 |
| 2.5 发动机系统参数平衡模型 |
| 2.5.1 流量平衡模型 |
| 2.5.2 压力平衡模型 |
| 2.5.3 功率平衡模型 |
| 2.6 发动机结构质量模型 |
| 2.6.1 推力室结构质量 |
| 2.6.2 涡轮泵结构质量 |
| 2.6.3 其他部件结构质量 |
| 2.7 小结 |
| 3 发动机模块化建模 |
| 3.1 Modelica语言及建模平台 |
| 3.1.1 Modelica建模语言 |
| 3.1.2 建模平台 |
| 3.2 模型库开发 |
| 3.2.1 接口与边界条件模型 |
| 3.2.2 介质物性模型 |
| 3.2.3 涡轮泵组件仿真模型 |
| 3.2.4 燃烧组件仿真模型 |
| 3.2.5 管路与调节元件仿真模型 |
| 3.3 发动机系统建模 |
| 3.4 小结 |
| 4 液氧/甲烷发动机性能可靠性预估及参数敏感性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 发动机系统方案 |
| 4.3 数学方法 |
| 4.3.1 蒙特卡洛法(Monte-Carlo Method) |
| 4.3.2 敏感性分析 |
| 4.4 性能可靠性分析 |
| 4.4.1 干扰因素的选取 |
| 4.4.2 仿真与分析 |
| 4.5 敏感性分析 |
| 4.5.1 影响因素的选取 |
| 4.5.2 单因素敏感性分析 |
| 4.5.3 多因素敏感性分析 |
| 4.6 小结 |
| 5 全流量补燃循环发动机参数调节方案研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 发动机系统方案 |
| 5.3 参数调节方案研究 |
| 5.3.1 混合比调节 |
| 5.3.2 推力调节 |
| 5.4 小结 |
| 6 氢氧火箭发动机故障分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 发动机系统方案 |
| 6.3 发动机故障模型 |
| 6.3.1 发动机故障类型 |
| 6.3.2 静态故障数学模型 |
| 6.4 故障仿真与分析 |
| 6.4.1 监测参数的选取 |
| 6.4.2 仿真结果分析 |
| 6.5 小结 |
| 7 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 随机数生成方法 |
| 附录B 正交试验法 |
| 附录C 统计分析方法 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（6）可调针栓喷注器喷雾特性试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 变推力针栓发动机研究进展 |
| 1.2.1 变推力针栓发动机国外研究现状 |
| 1.2.2 变推力针栓发动机国内研究现状 |
| 1.2.3 变推力针栓发动机关键技术及发展趋势 |
| 1.3 针栓喷注器研究进展 |
| 1.3.1 针栓喷注器基本概念 |
| 1.3.2 针栓喷注器发展进程 |
| 1.3.3 国内外针栓喷注器喷雾特性研究现状 |
| 1.3.4 针栓喷注器发展趋势 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第二章 试验系统及研究方案 |
| 2.1 试验系统与测量设备 |
| 2.1.1 试验系统 |
| 2.1.2 喷雾测量设备 |
| 2.2 针栓喷注器试验件 |
| 2.2.1 针栓喷注器概况 |
| 2.2.2 针栓喷注单元概况 |
| 2.3 试验研究方案 |
| 2.3.1 阻塞比对喷雾特性影响的研究 |
| 2.3.2 套筒扩张角对喷雾特性影响的研究 |
| 2.3.3 喷孔形状和动量比对针栓喷注单元喷雾形态影响的研究 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 阻塞比对针栓喷注器喷雾特性的影响研究 |
| 3.1 针栓喷注器流量特性研究 |
| 3.1.1 针栓喷注器结构参数变化 |
| 3.1.2 针栓喷注器流量系数计算 |
| 3.1.3 针栓喷注器流量特性试验结果分析 |
| 3.2 阻塞比对喷雾锥角和空间分布的影响 |
| 3.2.1 阻塞比为0.178时喷雾形态 |
| 3.2.2 阻塞比对喷雾锥角和宏观空间分布的影响 |
| 3.3 阻塞比对喷雾粒径的影响 |
| 3.3.1 液滴平均直径与特征直径 |
| 3.3.2 阻塞比对粒径分布的影响 |
| 3.4 阻塞比对喷雾场轴线切面形态的影响 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 套筒扩张角对针栓喷注器喷雾特性的影响研究 |
| 4.1 套筒扩张角对喷雾形态的影响 |
| 4.2 套筒扩张角对喷雾粒径的影响 |
| 4.3 套筒扩张角对喷雾场轴线切面形态的影响 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 针栓喷注单元试验研究 |
| 5.1 动量比对喷雾形态的影响 |
| 5.1.1 针栓喷注器动量比对喷雾形态的影响 |
| 5.1.2 针栓喷注单元动量比对喷雾形态的影响 |
| 5.2 孔型对喷雾形态的影响 |
| 5.2.1 圆孔和梯形孔对针栓喷注单元喷雾场的影响 |
| 5.2.2 正方形孔和矩形孔对针栓喷注单元喷雾场的影响 |
| 5.3 矩形孔宽高比对喷雾场的影响 |
| 5.4 小结 |
| 结束语 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（7）气氧/气甲烷小推力针栓发动机燃烧特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 针栓发动机特性 |
| 1.2.1 针栓喷注器的基本结构及工作特性 |
| 1.2.2 影响针栓发动机性能的参数 |
| 1.2.3 针栓发动机的关键技术 |
| 1.3 小推力针栓发动机燃烧特性研究进展 |
| 1.3.1 小推力针栓发动机的发展 |
| 1.3.2 小推力针栓发动机燃烧特性研究现状 |
| 1.3.3 针栓发动机的发展趋势 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 试验与仿真研究方法 |
| 2.1 试验研究对象 |
| 2.2 试验系统与设备 |
| 2.2.1 试验概述 |
| 2.2.2 介质供应系统 |
| 2.2.3 测控系统 |
| 2.3 试验研究方案 |
| 2.4 仿真研究方案 |
| 2.4.1 物理模型 |
| 2.4.2 计算模型网格划分 |
| 2.4.3 仿真计算工况 |
| 2.4.4 数值模拟方法 |
| 2.4.5 边界条件与物性参数 |
| 2.5 网格无关性验证 |
| 2.6 数据处理方法 |
| 2.6.1 评价指标 |
| 2.6.2 仿真结果处理 |
| 2.7 小结 |
| 第三章 气氧/气甲烷针栓发动机燃烧特性试验研究 |
| 3.1 充填试验的流量标定与阀门响应时间 |
| 3.1.1 冷却水的喷前阀门响应时间与流量标定 |
| 3.1.2 氧气的喷前阀门响应时间与流量标定 |
| 3.1.3 甲烷的阀门响应时间与流量标定 |
| 3.1.4 发动机点火时序 |
| 3.2 混合比对针栓发动机燃烧特性的影响 |
| 3.2.1 不同混合比下燃烧过程中流量系数的变化 |
| 3.2.2 不同混合比下的点火过程与燃烧效率的变化 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 动量比对针栓发动机燃烧特性影响研究 |
| 4.1 基准工况下的流场结构与燃烧性能 |
| 4.1.1 基准工况下的燃烧流场 |
| 4.1.2 基准工况的温度分布 |
| 4.1.3 基准工况下的组分分布 |
| 4.2 动量比对燃烧性能的影响 |
| 4.2.1 动量比 |
| 4.2.2 动量比对燃烧特性的影响 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 结构参数对针栓发动机燃烧特性影响研究 |
| 5.1 孔型对燃烧特性的影响 |
| 5.1.1 孔型对燃烧效率的影响 |
| 5.1.2 孔型对温度分布的影响 |
| 5.2 阻塞比对燃烧性能的影响 |
| 5.2.1 阻塞比对燃烧效率的影响 |
| 5.2.2 阻塞比对温度分布的影响 |
| 5.3 特征长度对燃烧性能的影响 |
| 5.3.1 特征长度对燃烧效率的影响 |
| 5.3.2 特征长度对温度分布的影响 |
| 5.4 小结 |
| 结束语 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（8）变推力液体火箭发动机控制方案设计与控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 液体火箭发动机供应与控制系统研究进展 |
| 1.2.1 变推力液体火箭发动机技术发展 |
| 1.2.2 液体火箭发动机增压方案技术发展 |
| 1.2.3 液体火箭发动机节流方案研究现状 |
| 1.2.4 液体火箭发动机控制技术发展现状 |
| 1.2.5 神经网络算法研究进展 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 发动机动态特性建模研究 |
| 2.1 火箭发动机推力调节原理 |
| 2.2 电机泵工作特性建模 |
| 2.2.1 齿轮泵参数设计 |
| 2.2.2 离心泵参数设计 |
| 2.2.3 电机泵动力学模型 |
| 2.3 节流元件参数设计与建模 |
| 2.3.1 可调汽蚀文氏管 |
| 2.3.2 针栓喷注器 |
| 2.3.3 步进电机动力学模型 |
| 2.4 推进剂管路建模 |
| 2.4.1 液体管路压力损失 |
| 2.4.2 液体管路动力学模型 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 电机泵增压供应与控制系统方案设计研究 |
| 3.1 供应与控制设计需求 |
| 3.2 典型PID控制原理 |
| 3.3 供应与控制系统对比研究 |
| 3.3.1 双离心泵可调汽蚀文氏管方案 |
| 3.3.2 液氧离心泵、煤油齿轮泵可调汽蚀文氏管方案 |
| 3.3.3 双离心泵针栓喷注器方案 |
| 3.3.4 液氧离心泵、煤油齿轮泵针栓喷注器方案 |
| 3.3.5 系统结构方案比较 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 基于PID控制方法的发动机控制特性研究 |
| 4.1 液氧离心泵开环控制方案 |
| 4.2 解算燃烧室压力偏差的控制方案 |
| 4.3 液氧/煤油组元比闭环调节控制方案 |
| 4.4 推进剂增压供应系统方案分析 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 基于神经网络PID控制系统设计 |
| 5.1 神经网络PID控制器原理 |
| 5.2 神经网络PID控制算法 |
| 5.2.1 控制结构与控制器输出计算 |
| 5.2.2 控制器的学习算法 |
| 5.3 控制仿真建模分析 |
| 5.4 小结 |
| 结束语 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（9）变推力火箭发动机喷雾燃烧动态过程研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 变推力发动机喷注器技术发展现状分析 |
| 1.2.1 高压降喷注器 |
| 1.2.2 双/多集液腔喷注器 |
| 1.2.3 针栓喷注器 |
| 1.3 针栓喷注器发动机喷雾燃烧研究现状 |
| 1.3.1 喷雾过程研究进展 |
| 1.3.2 燃烧过程研究进展 |
| 1.4 喷雾燃烧动态特性研究现状 |
| 1.4.1 稳态工况条件下喷雾燃烧动态特性 |
| 1.4.2 主动调节条件下动态喷雾燃烧过程 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第二章 试验与数值模拟方法 |
| 2.1 喷雾试验与数值模拟方法 |
| 2.1.1 研究对象 |
| 2.1.2 试验系统 |
| 2.1.3 冷态喷雾数值模拟方法 |
| 2.2 喷雾燃烧试验方法 |
| 2.2.1 研究对象 |
| 2.2.2 喷雾燃烧试验系统 |
| 2.3 试验测量方法 |
| 2.3.1 常规参数测量 |
| 2.3.2 背景光成像 |
| 2.3.3 激光散射测量液滴粒径 |
| 2.3.4 自发辐射成像 |
| 2.3.5 喷雾与火焰同步成像方法 |
| 2.4 数据处理方法 |
| 2.4.1 气液界面提取 |
| 2.4.2 正交分解方法 |
| 2.4.3 基于图像计算速度场 |
| 2.4.4 图像均方差计算方法 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 离心式喷嘴动态喷雾过程 |
| 3.1 稳态工况喷雾动态特性 |
| 3.1.1 喷嘴内部流动动态特性 |
| 3.1.2 锥形液膜破碎雾化动态特性 |
| 3.2 流量线性调节工况喷雾动态特性 |
| 3.2.1 线性调节工况喷嘴内部流动的动态响应 |
| 3.2.2 线性调节工况破碎雾化的动态响应 |
| 3.3 流量正弦调节工况喷雾动态特性 |
| 3.3.1 正弦调节工况喷嘴内部流动的动态响应 |
| 3.3.2 正弦调节工况锥破碎雾化的动态响应 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 离心式喷嘴动态喷雾燃烧过程 |
| 4.1 离心式喷嘴稳态与动态喷雾燃烧特性 |
| 4.1.1 稳态工况喷雾燃烧特性 |
| 4.1.2 喷雾燃烧过程对流量调节的动态响应 |
| 4.2 燃烧室对流量调节响应的零维模型分析 |
| 4.2.1 调节起始时刻室压变化的判断条件推导 |
| 4.2.2 调节起始时刻室压变化的判断准则 |
| 4.3 燃烧响应延迟现象及其机理 |
| 4.3.1 燃料调节引起的响应延迟现象 |
| 4.3.2 氧气调节引起的响应延迟现象 |
| 4.4 负调现象的规律及其产生机理 |
| 4.4.1 负调现象的产生规律 |
| 4.4.2 燃料和氧化剂调节对负调的影响 |
| 4.4.3 蒸发过程对负调现象的影响分析 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 针栓喷嘴喷雾过程研究 |
| 5.1 针栓喷嘴喷雾形态与流动特性 |
| 5.1.1 针栓喷嘴喷雾形态 |
| 5.1.2 针栓喷嘴流动特性 |
| 5.2 径向缝型针栓喷嘴喷雾角模型 |
| 5.2.1 径向缝型针栓喷雾角理论模型 |
| 5.2.2 喷雾角模型验证 |
| 5.3 径向孔型针栓喷嘴流动过程 |
| 5.3.1 径向缝型针栓喷雾角模型的推广 |
| 5.3.2 受限射流撞击无粘壁面流动过程 |
| 5.3.3 受限射流与贴壁液膜撞击过程 |
| 5.3.4 结构工况对喷孔名义流量系数的影响 |
| 5.4 针栓喷嘴破碎雾化过程与雾化特性 |
| 5.4.1 破碎模式 |
| 5.4.2 破碎雾化过程的动态特征 |
| 5.4.3 喷雾液滴尺寸分布 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 针栓喷嘴喷雾燃烧过程光学观测研究 |
| 6.1 模型发动机基本工作过程 |
| 6.1.1 点火过程 |
| 6.1.2 准稳态工作过程 |
| 6.1.3 关机过程 |
| 6.2 准稳态工作条件下流动与火焰特征 |
| 6.2.1 稳态条件下喷雾与火焰结构 |
| 6.2.2 工况参数对喷雾/火焰结构的影响 |
| 6.2.3 工况参数喷孔名义流量系数的影响 |
| 6.3 准稳态工作条件下喷雾与火焰动态特征 |
| 6.3.1 喷雾与火焰振荡强度空间分布 |
| 6.3.2 喷雾动态模态分析 |
| 6.3.3 火焰动态模态分析 |
| 6.3.4 喷雾火焰振荡现象分析 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 主要工作 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
| 参与科研项目 |
（10）GOX/GCH4火箭发动机针栓喷注器热环境分析及其热防护（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 针栓喷注器的发展与应用 |
| 1.2.1 历史沿革 |
| 1.2.2 发展现状 |
| 1.2.3 应用前景 |
| 1.3 针栓喷注器热环境分析及其热防护研究 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第二章 试验系统与仿真模型 |
| 2.1 试验系统 |
| 2.1.1 液体火箭发动机燃烧机理试验台 |
| 2.1.2 500N气氧气甲烷针栓发动机样机设计 |
| 2.2 仿真模型 |
| 2.2.1 液氧/气氧甲烷发动机燃烧与传热研究文献调研 |
| 2.2.2 气氧气甲烷针栓发动机燃烧与传热仿真模型 |
| 2.2.3 仿真计算硬件设备 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 针栓喷注器几何构型对其热环境的影响 |
| 3.1 双排孔针栓喷注器流场结构基本特征 |
| 3.1.1 流线特征 |
| 3.1.2 温度与组分分布特征 |
| 3.1.3 冷热流场对比 |
| 3.2 轴向长度尺寸对针栓喷注器热环境的影响 |
| 3.2.1 跳过距离L_s对针栓喷注器热环境的影响 |
| 3.2.2 喷孔排距L_i对针栓喷注器热环境的影响 |
| 3.2.3 跳过距离L_s和喷孔排距L_i对燃烧特性的影响 |
| 3.3 头部形状对针栓喷注器热环境的影响 |
| 3.3.1 网格改进 |
| 3.3.2 头部形状影响分析 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 针栓喷注器喷孔形状与排布对其热环境的影响 |
| 4.1 孔形研究变量方案设计 |
| 4.2 圆形喷孔孔径比D_f/D_s对针栓喷注器热环境的影响 |
| 4.3 矩形喷孔长宽比l/w对针栓喷注器热环境的影响 |
| 4.4 圆形喷孔和矩形喷孔的对比研究 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 针栓喷注器烧蚀的热试试验研究 |
| 5.1 试验数据稳定性与可靠性分析 |
| 5.1.1 压力测量 |
| 5.1.2 流量测量 |
| 5.1.3 温度测量 |
| 5.2 不同工况下针栓喷注器热环境的对比研究 |
| 5.2.1 O/F增大对喷注器热环境的影响 |
| 5.2.2 p_c和O/F同时增大对喷注器热环境的影响 |
| 5.2.3 针栓头表面烧蚀形貌分析 |
| 5.3 小结 |
| 结束语 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
四、双调变推力液体火箭发动机的喷注器结构对燃烧效率及稳定性之影响（论文参考文献）
- [1]航空发动机燃油喷嘴耦合作用机制研究[D]. 范雄杰. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
- [2]变推力液体火箭发动机中针栓喷注器研究综述[J]. 张波涛,李平,王凯,杨宝娥. 宇航学报, 2020(12)
- [3]液体火箭发动机针栓喷注器雾化燃烧技术研究进展[J]. 石璞,朱国强,李进贤,侯晓. 火箭推进, 2020(04)
- [4]气液同轴离心式喷嘴自激振荡过程及对喷雾燃烧特性的影响研究[D]. 白晓. 国防科技大学, 2020(01)
- [5]低温液体火箭发动机静态特性建模与仿真研究[D]. 巩岩博. 中国运载火箭技术研究院, 2019(03)
- [6]可调针栓喷注器喷雾特性试验研究[D]. 张紫豪. 国防科技大学, 2018(01)
- [7]气氧/气甲烷小推力针栓发动机燃烧特性研究[D]. 周康. 国防科技大学, 2018(01)
- [8]变推力液体火箭发动机控制方案设计与控制方法研究[D]. 文思语. 国防科技大学, 2018(01)
- [9]变推力火箭发动机喷雾燃烧动态过程研究[D]. 成鹏. 国防科技大学, 2018(01)
- [10]GOX/GCH4火箭发动机针栓喷注器热环境分析及其热防护[D]. 常一冰. 国防科技大学, 2018(01)