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基于微分錐角法的膏體發(fā)動機內(nèi)彈道計算方法

文檔序號:40434456發(fā)布日期:2024-12-24 15:08閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種基于微分錐角法的膏體發(fā)動機內(nèi)彈道計算方法,其特征在于:步驟如下:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微分錐角法的膏體發(fā)動機內(nèi)彈道計算方法,其特征在于:通過微分錐角法對發(fā)動機燃面和燃燒組織特性進行精細仿真;利用微分錐角法對膏體火箭發(fā)動機進行計算模擬。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于微分錐角法的膏體發(fā)動機內(nèi)彈道計算方法,其特征在于:基于給定供應壓力的錐面燃燒觸變推進劑火箭發(fā)動機,需要先建立恒定壓力供應下的膏體觸變推進劑流動模型,包括推進劑流動損失隨著推進劑供應壓力/供應流量變化的數(shù)學關系式;把推進劑供應過程的流動損失分為兩個部分,即根據(jù)膏體推進劑的高粘度低流速特性,推進劑在管路中以層流形式進行流動,使用伯努利公式進行推力計算,在流動過程中的阻力影響表現(xiàn)為壓力損失,此次添加一個壓力損失系數(shù),同流速成正比;第二個流動損失則是直接表現(xiàn)為流速損失,即根據(jù)伯努利公式計算的流速同實際流速之間有一個損失系數(shù),根據(jù)這兩個系數(shù)和試驗數(shù)據(jù),借助冷流標定試驗標定推進劑流動性能。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于微分錐角法的膏體發(fā)動機內(nèi)彈道計算方法,其特征在于:基于微分準穩(wěn)態(tài)假設,構(gòu)建發(fā)動機瞬態(tài)沿面燃燒模型;假設認為每一個瞬間內(nèi),推進劑都能穩(wěn)定進入一個沿面燃燒穩(wěn)定狀態(tài),則將兩個過程獨立開來,即推進劑進入燃燒室形成燃面過程和推進劑燃燒對燃燒室的建壓過程,然后對這兩個過程分別建模計算;構(gòu)建發(fā)動機瞬態(tài)燃面模型,對于膏體推進劑在燃燒室內(nèi)的燃燒,認為其穩(wěn)態(tài)條件下按照錐形形成穩(wěn)定燃面,燃面錐角同擠入速度和燃速有關;假設燃料在進入燃燒室瞬時形成一個微分錐形燃面,考慮進入時刻燃速和流速基本不變情況,則此燃面的錐角只與進入瞬時的燃速和流速相關;在此微分燃面脫離入口后,其應當只通過表面燃燒,而等面燃燒不會改變此微分錐形燃面的錐角直到其完全燃盡。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于微分錐角法的膏體發(fā)動機內(nèi)彈道計算方法,其特征在于:將瞬態(tài)燃燒模型產(chǎn)生的氣體參數(shù)輸入燃燒室方程,產(chǎn)生新的瞬態(tài)燃燒室壓力,完成室壓計算后迭代進入下一步。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于微分錐角法的膏體發(fā)動機內(nèi)彈道計算方法,其特征在于:對于膏體觸變推進劑,對其流動特性進行計算參照伯努利方程,有:

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于微分錐角法的膏體發(fā)動機內(nèi)彈道計算方法,其特征在于:燃燒室內(nèi)部燃速和室壓的關系有:

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于微分錐角法的膏體發(fā)動機內(nèi)彈道計算方法,其特征在于:假設燃料在進入燃燒室瞬時形成一個微分錐形燃面,考慮進入時刻燃速和流速基本不變情況,則此燃面的錐角只與進入瞬時的燃速和流速相關;在此微分燃面脫離入口后,其應當只通過表面燃燒,而等面燃燒不會改變此微分錐形燃面的錐角直到其完全燃盡,則由此有燃面公式:

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于微分錐角法的膏體發(fā)動機內(nèi)彈道計算方法,其特征在于:對燃面到室壓的計算,用微分形式的火箭發(fā)動機室壓公式;對火箭發(fā)動機,有燃氣質(zhì)量流量等于輸入的燃料流量;而燃燒室內(nèi)部存留的燃氣質(zhì)量變化率等于輸入的燃料質(zhì)量流量和通過喉部離開的質(zhì)量流量之差:

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于微分錐角法的膏體發(fā)動機內(nèi)彈道計算方法,其特征在于:將原式(10)替換為使用體積,壓力和溫度t表達的形式,并且?guī)肴細赓|(zhì)量變化率公式,得到發(fā)動機內(nèi)彈道微分方程,自變量為當前燃面和燃速,因變量為燃燒室內(nèi)部壓強;使用上一時刻的燃面計算得到的室壓作為下一時刻發(fā)動機燃速計算的輸入值,完成算法的閉環(huán),進行迭代求解;


技術總結(jié)
本發(fā)明提出一種基于微分錐角法的膏體發(fā)動機內(nèi)彈道計算方法,步驟如下:步驟1:設置仿真程序的參數(shù),根據(jù)發(fā)動機的各項指標參數(shù)對需要仿真的發(fā)動機進行參數(shù)建模;步驟2:輸入?yún)?shù)傳入計算算法作為算法預設值,按照時間步長順序向前輸出當前對應的物理時間的計算結(jié)果;步驟3:算法完成所設定的全部時間步長的計算,根據(jù)儲存的計算結(jié)果得到發(fā)動機工作全過程的壓強/推力/流量曲線。本發(fā)明涉及的內(nèi)彈道動態(tài)算法,使用微分錐角假設,可對恒定液壓供應的觸變推進劑火箭發(fā)動機進行計算,解決了傳統(tǒng)算法無法計算液壓供應的缺陷,極大提高了算法的適用性。

技術研發(fā)人員:王偉宗,戴祺,鄧珞俊,張貽華,曹之睿
受保護的技術使用者:北京航空航天大學
技術研發(fā)日:
技術公布日:2024/12/23
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