王立民
- 作品数：8 被引量：3H指数：1
- 供职机构：国防科技大学更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术兵器科学与技术理学军事更多>>
- 基于TDLAS技术的喉栓式变推力发动机羽流速度特性被引量：1
- 2023年
- 为研究喉栓式变推力发动机动态调节过程的羽流速度特性,采用有限速率化学反应模型和动网格方法,建立了考虑后燃反应的发动机羽流动态仿真模型。基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术测速原理,对羽流速度测量结果进行了仿真计算。分析了喉栓往复调节过程的羽流瞬态流场结构,探究了后燃反应及测量位置对TDLAS羽流测速结果的影响。结果表明:发动机羽流场结构随着喉栓往复调节呈周期性变化,喉栓趋于关闭时,喷口附近出现强激波,下游羽流速度分布更均匀,速度梯度对TDLAS测量的影响降低;后燃反应导致羽流下游速度和H2O组分分布发生显著变化,沿下游方向,后燃反应对TDLAS所测沿光路平均速度振荡幅值的影响逐渐增大;实际测量时,选取距喷口更近的测量位置可以降低后燃反应和速度梯度的影响,获得更接近轴线测点速度的结果。
- 王茹瑶宋岸忱王立民王德友李军伟李军伟
- 关键词：可调谐半导体激光吸收光谱
- 节流式燃/氧分离发动机准一维内弹道数值研究
- 2024年
- 针对节流式燃/氧分离发动机建立非定常准一维内弹道数值模型和性能调控机理关系式,以对发动机推力调控过程进行预示。数值模型考虑燃烧室中的燃气注入、壁面摩擦和推进剂燃面退移,采用有限速率化学反应模型描述化学非平衡过程。利用该数值模型,计算得到了节流式燃/氧分离发动机的调控性能参数及内部流动参数分布情况。结果显示,当流量调节阀喉部半径由2.89 mm调节至1.65 mm时,发动机推力可由105.09 N增至432.18 N,推力提升至调节前推力的411.25%,验证了节流式燃/氧分离发动机的推力调控能力。发动机在流量调节阀作动过程中出现负调现象,调节阀作动速度越大,负调量越大,但性能参数的响应时间越短。发动机性能调控影响因素分析表明:推进剂压力指数增大和喷管喉部半径减小均有助于节流式燃/氧分离发动机性能调控能力的提升,从而提出了喷管可调的节流式燃/氧分离发动机方案。其工作过程的仿真结果表明:在特定的推力调节比要求下,减小喷管喉部半径能够有效降低富燃燃烧室承压水平,为发动机性能调控提供更多可行方案。
- 王革王志邦王富祺关奔王立民宁浩然
- 关键词：固体火箭发动机
- 不同载荷边界典型负泊松比结构等效力学建模
- 2024年
- 为探索不同载荷边界下典型负泊松比结构(内凹六边形结构)的力学行为,基于Euler梁理论建立了不同变形特点的弹性等效力学理论模型,并通过有限元分析揭示了变形过程、验证了理论解的准确性。结果表明,不同载荷边界下结构的变形模式不同,体现为:均布载荷作用下横梁和侧壁都发生弯曲变形,平板载荷作用时仅侧壁发生变形,集中载荷作用时弯曲变形由横梁主导。有限元分析指出,3种载荷边界下内凹六边形结构发生塑性大变形后都能实现压缩-收缩的负泊松比效应,且平板加载时结构的负泊松比效应最佳。等效泊松比的理论预测值与有限元分析结果具有较好的吻合度,弹性范围内等效泊松比在均布载荷条件下为正值、在平板载荷条件下有最大的负值、在集中载荷条件下接近于零。本研究为固体火箭等高轻量化需求装备提供了潜在方案。
- 张焘王立民周志坛卞云龙冯帅星高靖
- 关键词：有限元分析
- 氧化剂燃气来流下TAGN富燃料掺混燃烧特性
- 2024年
- 在新型氧/燃分离式组合固体发动机中,氧化剂燃气来流工况对富燃料掺混燃烧特性具有重要影响。为揭示氧化剂来流下富燃料掺混燃烧特性,基于课题组前期建立的氧化剂/富燃料掺混燃烧反应详细机理,构建了新型氧/燃分离式组合固体发动机二维稳态燃烧模型。通过数值仿真分析,获得了不同来流温度和马赫数下,高氯酸铵(AP)氧化剂燃气对硝酸三氨基胍(TAGN)富燃料掺混燃烧特性的影响。结果表明,随着AP燃气来流的初温升高,沿流动方向的混合效果变强,而沿径向方向的混合效果变差,TAGN富燃料前端传热系数有所提升,燃面平均退移速率出现小幅下降;增大AP燃气来流马赫数,显著强化了AP和TAGN的掺混和传热过程,提高了TAGN燃气和AP燃气之间的反应速率,燃面平均退移速率显著增大。
- 王立民张宇张宇刘殊远丁妍雨夏智勋夏智勋
- 针栓烧蚀对变推力固体发动机内弹道的影响
- 2025年
- 为研究针栓烧蚀下变推力固体发动机工作过程中的内弹道特性,设计了一种后置针栓式变推力固体火箭发动机,并开展了发动机热试车实验,结果显示,针栓靠近喉部位置烧蚀严重,最大平均径向烧蚀率为1.31 mm/s。建立了考虑针栓烧蚀的内弹道模型,计算结果与实验数据吻合较好,相较不考虑针栓烧蚀的模型最大偏差由12.9%降至3%以下。针栓烧蚀导致发动机调节能力大幅降低,压强调节范围降幅达43.4%。研究了烧蚀开始时刻和烧蚀率对内弹道的影响,结果表明,针栓烧蚀开始时刻的延后会导致升压段压强变化率和升压段压力峰先增大后保持不变,降压段压强变化率和平台段压力波动先增后减。随烧蚀率增加,升降压段压强变化率和压力峰减小,降压段压强变化率逐渐降低直至为0,平台段压力波动先增后减,压力偏差则单调增大并趋于定值。
- 李春杰李军伟田忠亮王立民王立民姚皞宇
- 关键词：固体发动机烧蚀内弹道
- 复合固体推进剂与电阻式温度传感器一体化增材制造技术被引量：2
- 2022年
- 与传统浇注方法相比,利用增材制造(又称“3D打印”)技术制造的复合固体推进剂具有药柱构形不受模具限制,配方、性能连续可调等一系列技术优势。为提升打印效果,对基于光固化成型的复合固体推进剂打印配方及技术参数进行了研究,并对打印的推进剂样品进行了性能测试。此外,通过将电阻式温度传感器集成到打印推进剂样品中,实现了复合固体推进剂与电阻式温度传感器的一体化增材制造,并对不同温度下温度传感器的电阻值进行了检测。结果表明,在固含量为83%的固体推进剂浆料中添加不低于3%的紫外光(UV)固化树脂即可实现较好的预固化效果。对于固含量77%和80%的浆料,可以用直径为0.26 mm的针头挤出,而当固含量达到81%及以上时,需选择直径为0.5 mm的针头。当固含量为81%时,得到的推进剂样品维形性较好,外观无明显缺陷,但电子计算机断层扫描(CT)结果显示样品内部存在片状孔隙。20℃时,样品拉伸强度和断裂伸长率分别为0.94 MPa和15.63%;60℃时则分别为0.70 MPa和14.63%。与传统浇注推进剂相比,拉伸强度无明显变化,但断裂伸长率降低。电阻式温度传感器材料与推进剂间的结合强度为0.21 MPa,结合效果良好,且在测试温度范围(20~60℃)内传感器电阻随温度呈线性变化,展现出良好的温度监测能力。
- 周明月王立民梁导伦王国祺李霁陈頔张焘
- 关键词：复合固体推进剂增材制造力学性能
- 节流式燃/氧分离组合固体发动机推力性能调节数值研究
- 2024年
- 节流式燃/氧分离组合固体发动机将燃烧室分为富燃燃烧室和富氧燃烧室,采用富燃固体推进剂和富氧固体推进剂串联装填的形式,在两个燃烧室中间增加节流阀,通过调节节流阀开度实现推力调节。利用商业软件对节流式燃/氧分离组合固体发动机在节流阀流道半径不同时的工作状态进行模拟,研究节流式燃/氧分离组合固体发动机的工作特性,获得节流式燃/氧分离组合固体发动机燃气流动和掺混特征,揭示节流式燃/氧分离组合固体发动机推力调节机理以及节流阀流道半径对节流式燃/氧分离组合固体发动机燃烧效率的影响规律。研究发现:节流阀流道开度(即节流阀流道半径R)减小可增大发动机推力;随着节流阀开度的减小,节流阀出口燃气马赫数随之增大,而发动机燃烧效率却出现先增大后减小的规律,当节流阀出口燃气流动达到临界状态时发动机燃烧效率出现最大值。
- 王革杨铭王富祺关奔王立民
- 关键词：固体火箭发动机推力调节燃烧效率
- 光纤光栅传感器在固体发动机药柱内部应变监测中的应用
- 2025年
- 针对固体发动机药柱结构内部应变响应测量难题,提出了一种基于光纤光栅传感器的内埋式应变测量方法。设计了内埋光纤光栅应变传感器的试验器并对其开展了冷增压试验,获得了试验器药柱内部环向应变与轴向应变值。试验结果表明,提出的测试方法可以获取药柱内部的环向和轴向应变。研究成果可为光纤光栅传感器在固体发动机药柱结构测量中的进一步应用奠定基础,为固体发动机监测技术的发展与应用提供参考。
- 张焘李海阳申志彬吴国夫卞云龙王立民
- 关键词：固体火箭发动机固体推进剂光纤光栅传感器结构健康监测
