镁基水冲压发动机燃烧过程研究 9787030704245 黄利亚//夏智勋//张为华//韩超//方传波 科学出版社
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作者黄利亚//夏智勋//张为华//韩超//方传波
出版社科学出版社
ISBN9787030704245
出版时间2021-06
装帧平装
开本16开
定价110元
货号11657546
上书时间2024-05-07
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目录
第1章 绪论
1.1 研究背景和技术内涵
1.1.1 研究背景
1.1.2 水冲压发动机技术
1.2 相关领域研究进展
1.2.1 水冲压发动机技术发展
1.2.2 镁颗粒着火与燃烧研究
1.2.3 水反应金属燃料及其燃烧特性研究
1.2.4 固体推进剂燃烧过程实验研究
1.2.5 水冲压发动机试验研究
1.2.6 水冲压发动机数值模拟研究
1.3 本书主要研究内容
第2章 水蒸气中镁颗粒着火与燃烧过程研究
2.1 引言
2.2 镁颗粒着火与燃烧试验方法研究
2.2.1 轻金属颗粒的着火与燃烧
2.2.2 颗粒着火与燃烧试验系统设计
2.2.3 试验方法验证
2.3 水蒸气中镁颗粒着火与燃烧过程试验研究
2.3.1 镁颗粒着火与燃烧过程
2.3.2 镁颗粒着火与燃烧机理
2.4 小结
第3章 水反应金属燃料稳态燃烧过程研究
3.1 引言
3.2 水反应金属燃料燃烧试验系统
3.2.1 试验系统设计
3.2.2 燃烧器
3.2.3 气体供应系统
3.2.4 测量与控制系统
3.2.5 试验过程与数据处理方法
3.3 镁基水反应金属燃料热分解特性
3.3.17 3型燃料热分解基本特征
3.3.27 3型燃料热分解历程
3.4 镁基水反应金属燃料稳态燃烧试验
3.4.1 自维持燃烧基本特征
3.4.2 水蒸气环境下稳态燃烧基本特征
3.4.3 燃烧过程与机理分析
3.5 镁基水反应金属燃料稳态燃烧模型
3.5.1 物理模型
3.5.2 数学模型
3.5.3 模型验证
3.6 镁基水反应金属燃料稳态燃烧特性分析
3.6.1 工作压强的影响
3.6.2 水蒸气浓度的影响
3.6.3 环境温度的影响
3.7 小结
第4章 镁基水冲压发动机试验与数值模拟方法研究
4.1 引言
4.2 水冲压发动机地面直连试验方法研究
4.2.1 水冲压发动机地面直连试验设计
4.2.2 水冲压发动机地面直连试验数据处理方法研究
4.3 水冲压发动机内部燃烧流动数值计算模型
4.3.1 气相控制方程
4.3.2 湍流模型
4.3.3 近壁面函数
4.3.4 气相湍流燃烧模型
4.3.5 颗粒轨道模型
4.3.6 液滴蒸发模型
4.3.7 镁金属着火与燃烧模型
4.4 水冲压发动机数值模拟方法验证
4.4.1 试验实例
4.4.2 数值模拟过程
4.4.3 结果与讨论
4.5 小结
第5章 镁基水冲压发动机点火与内部燃烧过程研究
5.1 引言
5.2 水冲压发动机点火过程试验研究
5.2.1 点火能量的影响
5.2.2 点火时序的影响
5.2.3 水燃比的影响
5.2.4 进水喷注压降的影响
5.2.5 燃料金属含量的影响
5.2.6 水冲压发动机点火过程与机理分析
5.3 水冲压发动机内部燃烧过程研究
5.3.1 水冲压发动机燃烧过程理论分析
5.3.2 水冲压发动机内部燃烧过程试验研究
5.3.3 水冲压发动机内部燃烧过程数值分析
5.3.4 水冲压发动机分区燃烧模型
5.4 小结
第6章 镁基水冲压发动机内部燃烧组织方法研究
6.1 引言
6.2 燃烧室长度及进水距离对发动机内部燃烧过程的影响规律
6.2.1 燃烧室长度及进水距离设计
6.2.2 不同进水距离的数值模拟研究
6.2.3 不同燃烧室长度和进水距离的试验研究
6.3 进水角度对发动机内部燃烧过程的影响规律
6.3.1 不同进水角度的数值模拟研究
6.3.2 不同一次进水角度的试验研究
6.4 水燃比对发动机内部燃烧过程的影响规律
6.4.1 水燃比设计方法
6.4.2 不同水燃比的数值模拟研究
6.4.3 不同水燃比的试验研究
6.5 进水雾化特性对发动机内部燃烧过程的影响规律
6.5.1 不同进水雾化特性的数值模拟研究
6.5.2 不同进水雾化特性的试验研究
6.6 小结
参考文献
内容摘要第1章绪论
1.1研究背景和技术内涵
1.1.1研究背景
我国有着漫长的海岸线，应对海上突发事件和局部战争挑战，随时准备以军事行动维护国家海洋主权，是我国海军长期肩负的重任1。先进技术的发展和新武器的出现将影响海军未来的作战方式和改变海军的组成，建立在先进巡航动力推进技术上的超高速鱼雷这一新式武器将会影响鱼雷作战模式和效果[2]。超高速鱼雷巡航动力推进系统采用“超空泡”技术，使得在水下作战中高速突防、高速攻击、高效命中成为可能，从而改变了鱼雷等水中兵器的作战模式[3-5]。
航速是鱼雷的重要指标之一，主要根据攻击目标的速度来决定。一般而言，鱼雷的航速在1.5倍目标航速以上时才能满足攻击目标的要求[-11]。目前常规鱼雷最高航速可达50～55kn，而航空母舰等大型水面舰艇航速为25～35kn，并装备较为完善的反导手段，具有强大的对海、对空及反潜火力，进一步提高鱼雷航速是加大其攻击能力的有效手段[12]。
1995年的阿布扎比国际防务展览会上，俄罗斯首次公开展示了“暴风雪”超高速鱼雷，如图1.1所示。该鱼雷重2.7t，直径533mm，长度8.2m，采用超空泡减阻技术和水冲压发动机技术相结合的方式，实现了水中航速约为200kn，航程10km[2]。图1.2是超高速鱼雷剖面示意图，鱼雷头部安装有空化器，且自身携带空化气储罐，巡航推进系统采用水冲压发动机[13]。该鱼雷工作过程中，头部空化器产生的大量气泡包裹着鱼雷弹体，大大减小了航行阻力[3.4.14.15]；水冲压发动机利用外界海水作为氧化剂与内部水反应金属燃料反应，有效提高了发动机比冲[13]。超高速鱼雷以其打击狠、速度快、抗干扰能力强的特点，扮演着航母终结者的角色，它的出现是鱼雷发展史上的一次革命性飞跃，对未来海战方式和鱼雷武器的发展将产生广泛的影响。近年来，超高速鱼雷相关技术已成为各国竞相研究的热点。
1.1.2水冲压发动机技术
1.1.2.1 水冲压发动机
水冲压发动机是一种全新概念的水下动力推进系统，它利用高能水反应金属燃料与外部海水反应产生推力，具有能量密度高、比冲大、结构简单且可靠性高等特点，是目前超高速鱼雷巡航推进系统的理想选择[121]。图1.3是水冲压发动机内部工作过程示意图。发动机工作过程中，燃料燃烧生成含有大量金属的富燃燃……
精彩内容
超高速鱼雷、跨介质导弹等优选武器系统的发展，对水下推进系统提出了更高要求。水冲压发动机具有能量密度高、比冲大、结构简单且可靠性高等特点，能够大幅提高水下推进系统性能。本书围绕镁基水冲压发动机，采用理论分析、数值模拟与试验研究相结合的方法，重点对发动机内部燃烧流动过程开展了系统深人的研究。通过试验观测获得了水蒸气中镁颗粒着火与燃烧过程、水反应金属燃料稳态燃烧过程的特性与规律，揭示了发动机内部燃烧机理；建立了发动机内部分区燃烧模型和数值仿真方法，分析了发动机点火与燃烧过程；系统考察了进水距离、进水角度、水燃比及其分配，以及进水雾化特性等参数对发动机内部燃烧过程的影响规律，建立了发动机燃烧组织方法，并完成了地面试验验证。 本书是对镁基水冲压发动机方面研究成果的系统总结，可为航空宇航推进、水下动力推进领城相关本科生、研究生和广大科研工作者提供参考。
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