Проектирование тепловых двигателей однократного действия с повышенными энергетическими параметрами

• Автор: Май Кхань
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 137 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ПО ПРОЦЕССАМ ГОРЕНИЯ
ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
1.1. Общая картина процессов горения баллиститного твердого топлива
1.2. Основные модели нестационарного горения
1.2.1. Модель горения с постоянной температурой поверхности горения
1.2.2. Модель горения с переменной температурой поверхности горения
1.3. Выводы, получаемые из исследовательских работ
по процессам горения топлива
1.3.1. Время тепловой релаксации зон газовой фазы и прогретого слоя топлива
1.3.2. Температура поверхности Тб , и однозначная зависимость Тз(и)
1.3.3. Основные допущения для разработки методики по уточнению определения закона скорости горения с использованием понятия ‘релаксации’
ГЛАВА 2. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И СИСТЕМА УРАВНЕНИЙ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ, МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАКОНА СКОРОСТИ ГОРЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОНЯТИЯ ‘РЕЛАКСАЦИИ’
2.1. Физическая модель процесса горения
2.2. Система уравнений задачи горения топлива
2.2.1. Уравнение теплопроводности
2.2.2. Уравнение реакции
2.2.3. Уравнения горения пороха в стационарных условиях
2.2.4. Определение констант Е, к0, 0 по экспериментальным данным
2.3. Методика определения закона скорости горения с использованием понятия
‘релаксации’
2.3.1. Методика определения функции теплового потока ф
2.3.2. Методика определения функции условия горения с использованием понятия
‘ релаксации’
2.3.3. Решение системы уравнений горения топлива в нестационарных условиях
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХ БАЛЛИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ МИНОМЕТОВ И РАКЕТНЫХ УСТАНОВОК
3.1. Система уравнений задачи внутренней баллистики
3.2. Результаты расчетов
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ И ЗАКОН ГОРЕНИЯ
ЬАЛЛИС ПІТНОГО ТОПЛИВА
4.1. Экспериментальные данные
4.2. Построение законов скорости горения для топлива И
4.2.1. Закон скорости горения при стационарных режимах
4.2.2. Определение значений функций теплового потока ф(р,Тб),
коэффициентов а(Т) и а1
4.2.3. Некоторые результаты, полученные для топлива Н, на основе
построенного закона горения
ГЛАВА 5. ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СТАБИЛЬНЫХ
БАЛЛИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
5.1. Закон скорости горения по опытам в манометрической бомбе
и его особенности
5.2. Особенности закона скорости горения с использованием понятия релаксации
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЯ программ расчетов №-1, №-2, №-3 и №
ЛИТЕРАТУРА
АКТ об использовании результатов кандидатской диссертации Май-Ханя
в учебном процессе
АКТ о внедрении на ГНПП “Сплав” методики проектирования тепловых
ДОД с повышенными энергетическими параметрами

ВВЕДЕНИЕ
Тепловые двигатели играют важную роль во всех отраслях народного хозяйства и обороны. В связи с особенностями функционирования теп-

ловые двигатели могут быть разделены на два основных класса: двигатели, совершающие постоянное преобразование теплоты и работы (им при определенных допущениях может быть поставлен в соответствие термодинамический цикл) - к этому классу относятся двигатели внутреннего сгорания и газотурбинные двигатели; двигатели, совершающие разовое (однократное) преобразование этих видов энергии (им ни при каких допущениях не может быть поставлен в соответствие термодинамический цикл).
Тепловые двигатели постоянно совершенствуются и развиваются, в том числе двигатели однократного действия (ДОД) - специфические тепловые машины, широко используемые в военной, технике и народном хозяйстве. Совершенствование рабочих характеристик систем, использующих эти двигатели приводит к повышению требований, предъявляемых к ДОД, что делает изучение этих двигателей и протекающих в них процессов актуальным.
Принципиальная обобщенная схема ДОД приведена на рисунке 1. Характерными особенностями этих двигателей являются наличие твердого топлива, энергия которого преобразуется в механическую работу, двигающую поршень или в импульс реактивной силы при истечении порохового газа через критическое сечение.

уравнений (2.15), показали, что значения слагаемых Л/щу (а также Оя/) практически изменяются немного и их можно считать постоянными. Это не противоречит экспериментальным результатам и является дополнительной связью для решения системы (2.15). Можно показать, что градиент поля температуры/2 измеряется на некотором определенном расстоянии от горящей поверхности, поэтому это значение является средним на этом же расстоянии. Из-за коэффициента теплопроводности от продуктов сгорания к топливу больше коэффициента теплопроводности в газовой фазе, поэтому температура газов вблизи горящей поверхности уменьшается быстрее (т.е. абсолютное значение градиента температуры больше), чем измеренное значение. Это значит, что произведение Я2/2 (теплопоток от газовой
фазы к топливу) должно быть больше измеряемых значений.
Итак, в этом пункте и в пункте (2.2) показано, что из-за сложных многостадийных реакций, найденные константы Е, к0я £? действительно теряют свой первоначальный физический смысл и становятся согласующими коэффициентами.
2.3. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАКОНА СКОРОСТИ ГОРЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОНЯТИЯ РЕЛАКСАЦИИ
Как известно, скорость горения топлива полностью определяется решением системы дифференциальных уравнений в частных производных (2.1) и (2.2). Чтобы решать эту систему, необходимо знать функцию теплового потока (первое граничное условие) и условия горения. Закон скорости горения будет выражаться через значения функции теплового потока от продуктов сгорания к горящей поверхности топлива и условия горения по экспериментальным данным при стационарных режимах.