專利名稱：定容燃燒器法燃燒過程中測定實際溫度與壓強關系的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種定容燃燒器法燃燒過程中測定實際溫度與壓強關系的方法，屬于固體推進劑燃燒性能測量技術領域，用于定容燃燒器自增壓條件下燃速測試時確定燃燒器中燃燒燃燒隨時間變化關系。
背景技術：
目前測試固體推進劑燃速的方法有靶線法，聲發(fā)射法和超聲波法。靶線法、聲發(fā)射法和超聲波法均是定壓下測固體推進劑的平均燃速，一次測試只能測出一個壓強點下推進劑燃速，測試壓強一般限于15MPa以下，燃速限于35mm/s以下。定容燃燒器法一次測試可測出15 60MPa下各壓強點下推進劑燃速，燃速測試范圍達300mm/s。目前沒有其它單 位開展定容燃燒器法測高壓下推進劑燃速研究。定容燃燒器法通過點燃已知密度、燃氣摩爾數、定容燃燒溫度和幾何尺寸的固體推進劑試樣，獲得燃燒過程中壓強隨時間的變化曲線(p-t曲線)，在絕熱條件下得到p-t曲線(如圖I中曲線A)。樣品在a點被點火藥點燃，燃燒產生的燃氣使定容燃燒器的壓強不斷上升至b點試樣燃燒完畢，壓強達到最大值。由于定容燃燒器是密閉和絕熱的，因此燃燒結束后壓強保持不變。相同的固體推進劑試樣在鋼制的密閉定容燃燒器中點燃，測得的p-t曲線如圖I中的曲線B。由于鋼的導熱性好，試樣燃燒過程中燃氣通過對流熱輻射和導熱經燃燒器壁面?zhèn)鳠釗p失的總熱量至少是30%以上，因此燃燒器內的真實燃氣溫度Tg大大低于理論燃燒溫度Tv，從曲線B可以看出P-t曲線上每時刻的壓強都低于曲線A的。定容燃燒器的傳熱條件極為復雜，燃燒著的推進劑不斷補充熱量，這一補充量隨時間變化，燃氣熱量經壁面不斷散出是屬于三維不穩(wěn)定傳熱，目前尚不能通過理論計算取得Tg值。由于所測溫度在3000K 4000K范圍，且在短時間(約O. 3s)發(fā)生快速溫度變化，現有熱電偶沒有如此高的響應，確定定容燃燒器法有散熱條件下不同時間的燃氣溫度就是一個難題。

發(fā)明內容
要解決的技術問題為了避免現有技術的不足之處，本發(fā)明提出一種定容燃燒器法燃燒過程中測定實際溫度與壓強關系的方法，用以測定定容燃燒器法有散熱條件下不同時間的燃氣真實溫度。技術方案一種定容燃燒器法燃燒過程中測定實際溫度與壓強關系的方法，技術特征在于將測試主樣按質量η等分劃分，針對每一質量等分設計相應的測試模擬輔樣，該輔樣和主樣相應等分燃燒開始和燃燒結束相同；具體步驟如下步驟I :將測試主樣按質量η等分劃分，從外向內依次為1，2，3…n A1等分為標號I的一層；Ν2等分為標號I和2組成的一層；Ν3等分為標號1、2和3組成的一層；依次類推，Nn為標號1、2、3…η組成的一層；步驟2 :對測試主樣的任何一層Ni, i = 1，2，…n，設計相應的測試模擬輔樣輔樣的質量等于Ni等分質量，輔樣厚度為Ni等分厚度的2倍，輔樣初始燃面等于Ni等分初始燃面；步驟3 :將各輔樣進行定容燃燒器試驗，根據各輔樣燃燒結束后實測最大壓強Pi計算得到各輔樣燃燒結束后燃氣溫度Tpt，此溫度等同于主樣對應等分燃燒結束后燃氣溫度；步驟4 :將各輔樣的壓強Pi和對應的溫度Tpt利用最小二乘法擬合成三次多項式 =a^b{I\.-P) + c(P!-Pf +d{pt.-py，其中，P 為各壓強點平均值。有益效果 本發(fā)明提出的定容燃燒器法燃燒過程中測定實際溫度與壓強關系的方法，通過實驗方法確定定容燃燒器中燒掉的樣品質量與其燃氣之間的溫度對應關系，所得結論可信度高，解決了理論計算不能對實驗環(huán)境作全面考慮引起誤差大的問題。本發(fā)明對推進劑連續(xù)壓強下的燃速測試提供了原理性的支持，具有明確的應用背景。


圖I :燃燒過程中壓強隨時間的變化趨勢圖2 :測試主樣按質量劃分η等分示意3 :主樣和輔樣對應關系圖4 :模擬得到的T — P曲線
具體實施例方式現結合附圖對本發(fā)明作進一步描述在定容燃燒器中點燃幾何尺寸、質量(Wp)、燃氣平均相對分子質量(Mg)已知的固體推進劑試樣。隨著燃燒的進行，燃燒器中的燃氣壓強不斷增加，通過壓強傳感器記錄下P-t曲線。假定試樣的燃面被同時引燃，且燃燒服從平行層燃燒規(guī)律。記錄下的p-t曲線上任一時刻t所對應的Pt與該時燃燒掉推進劑量Wpt可表不成下列關系式
權利要求
1.一種定容燃燒器法燃燒過程中測定實際溫度與壓強關系的方法，其特征在于將測試主樣按質量η等分劃分，針對每一質量等分設計相應的測試模擬輔樣，該輔樣和主樣相應等分燃燒開始和燃燒結束相同；具體步驟如下 步驟I :將測試主樣按質量η等分劃分，從外向內依次為1，2，3…η 等分為標號I的一層；Ν2等分為標號I和2組成的一層；Ν3等分為標號1、2和3組成的一層；依次類推，Nn為標號1、2、3…η組成的一層；步驟2 :對測試主樣的任何一層Ni, i = 1，2，…n，設計相應的測試模擬輔樣輔樣的質量等于Ni等分質量，輔樣厚度為Ni等分厚度的2倍，輔樣初始燃面等于Ni等分初始燃面；步驟3 :將各輔樣進行定容燃燒器試驗，根據各輔樣燃燒結束后實測最大壓強Pi計算得到各輔樣燃燒結束后燃氣溫度Tpt，此溫度等同于主樣對應等分燃燒結束后燃氣溫度；步驟4:將各輔樣的壓強Pi和對應的溫度Tpt利用最小二乘法擬合成多項式Tpt + KPtn-P) + c(Pm -Pf +CiiPtn-Pf，其中，為各壓強點平均值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種定容燃燒器法燃燒過程中測定實際溫度與壓強關系的方法，技術特征在于將測試主樣按質量n等分劃分，對測試主樣的任何一層Ni，設計相應的測試模擬輔樣輔樣的質量等于Ni等分質量，輔樣厚度為Ni等分厚度的2倍，輔樣初始燃面等于Ni等分初始燃面；將各輔樣進行定容燃燒器試驗，根據各輔樣燃燒結束后實測最大壓強計算得到各輔樣燃燒結束后燃氣溫度，此溫度等同于主樣對應等分燃燒結束后燃氣溫度；將各輔樣的壓強和對應的溫度利用最小二乘法擬合成多項式得到實際溫度與壓強關系。通過實驗方法確定定容燃燒器中燒掉的樣品質量與其燃氣之間的溫度對應關系，所得結論可信度高，解決了理論計算不能對實驗環(huán)境作全面考慮引起誤差大的問題。
文檔編號G01N7/06GK102967526SQ20121049991
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權日2012年11月28日
發(fā)明者李葆萱 申請人:西北工業(yè)大學