基于多孔介质模型的复杂装药SRM工作过程模拟

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于多孔介质模型的复杂装药SRM工作过程模拟硕士研究生：张莹指导教师：王革教授学科、专业：航空宇航科学与技术论文主审人：朱卫兵教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于多孔介质模型的复杂装药SRM工作过程模拟硕士研究生：张莹指导教师：王革教授学位级别：工学硕士学科、专业：航空宇航科学与技术所在单位：航天与建筑工程学院论文提交日期：2018年1月8日论文答辩日期：2018年03月10日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfort

2、heDegreeofM.EngSimulationofWorkingProcessofSRMwithComplexGrainBasedonPorousMediaModelCandidate:ZhangYingSupervisor:Prof.WangGeAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:AerospaceScienceandTechnologyDateofSubmission:January8,2018DateofOralExamination:March10,2018University:Har

3、binEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工

4、程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：导师(签字)：日期：年月日年月日基于多孔介质模型的复杂装药SRM工作过程模拟摘要固体火箭发动机工作过程数值模拟能够有效、快速、经济地

5、获得发动机内部流动细节、内弹道曲线等实时信息，在发动机性能预示、优化设计方面也扮演着重要角色。包覆装药和含缺陷装药在固体火箭发动机中十分常见，其工作过程受到国内外专家学者的充分关注，因此对其工作过程及模拟方法的研究具有重大意义。Level-set和多孔介质模型组合方法（简称LSPM）可以实现复杂装药固体火箭发动机工作过程的模拟，但是在计算含包覆层装药和含内部缺陷装药等方面有一定的局限性。本文基于多孔介质模型思想，结合Level-set方法，在LSPM基础上开发了含包覆层和含内部缺陷界面识别方法，使得LSPM算法更加完善。主要内容如下：(1)建立了含包覆层和含内部缺陷界

6、面识别方法，结合Level-set方法和多孔介质模型实现了含包覆层装药和含内部缺陷装药的燃面推移和发动机工作过程模拟，拓展了LSPM在固体火箭发动机瞬态内流场计算上的适用性。(2)选取多种模型分别对开发的含包覆层和含内部缺陷界面识别方法展开了界面面积及内流场校验，从界面形态、界面面积以及燃烧室压力等方面验证了改进后的LSPM有较高的计算精度和通用性。(3)基于改进的LSPM对大长径比固体火箭发动机工作过程中涡脱落现象展开了研究，通过数值校验证明了温度对响应频率的影响，并且选取了装药两个时刻的燃面作准稳态计算，分析了瞬态和准稳态计算结果的差异性。(4)基于LSPM和改进

7、的LSPM分别对含表面裂纹和含内部气泡翼柱型装药发动机工作过程展开了数值模拟，从内弹道曲线以及内部流动细节角度进行了分析，并且对瞬态和准稳态计算工况下的发动机燃烧室压力进行了对比。改进后的LSPM算法为含包覆层复杂装药和含内部缺陷复杂装药发动机工作过程模拟提供了新方法，为复杂装药瞬态内流场计算打下了基础。关键字：固体火箭发动机；瞬态内流场计算；多孔介质模型；Level-set方法哈尔滨工程大学硕士学位论文基于多孔介质模型的复杂装药SRM工作过程模拟ABSTRACTThesimulationoftheworkingprocessofasolidrock