固体火箭发动机原理固体火箭发动机原理第五章燃气在燃烧室中的流动过程燃气流动的控制方程组燃气流动控制方程组的简化燃气在等截面装药通道中的流动燃气在截面急剧变化通道中的流动——自学燃烧室内流动过程与推进剂燃烧过程耦合在一起相互作用、相互影响，是含化学反应的复杂流动：①燃面是燃气生成源，不断生成新燃气加入通道；②燃面以一定速度沿内法线方向退移，通道截面积逐渐扩大；③退移速度（燃速）与燃气流动参数（p、V等）和发动机工作条件（Ti、ag、dp/dt）密切相关；④金属推进剂，燃烧产物是含凝聚相和气相的混合物。第五章燃气在燃烧室中的流动过程装药燃面上的燃烧过程瞬时完成，新生成燃气沿燃面外法线注入通道主流后即与主流均匀混合，流动中无化学反应；新生成燃气总焓、化学组分和热力学性质与主流完全相同；新生成燃气和主流均为无黏、纯气相、比热容为常数的理想气体；燃气与固体壁面无摩擦；准一维流动，允许通道截面积沿流动方向发生不大的变化；燃气与外界无热和功的交换——流动绝热；忽略重力等彻体力对流动的影响。基本假设第五章燃气在燃烧室中的流动过程无黏理想气体一维非定常绝热可压缩有质量添加流动流动模型第五章燃气在燃烧室中的流动过程第一节燃气流动的控制方程组ΔxpρVTAp控制体连续方程第五章燃气在燃烧室中的流动过程第一节燃气流动的控制方程组控制体内质量增量+=流入质量―流出质量燃烧生成质量动量方程第五章燃气在燃烧室中的流动过程第一节燃气流动的控制方程组控制体内动量增量+=流入动量―流出动量外力合力的冲量生成燃气携带的x方向动量+能量方程第五章燃气在燃烧室中的流动过程第一节燃气流动的控制方程组控制体内储能增量+=流入储能―流出储能外力合力的功生成燃气携带的总焓+几何燃烧方程第五章燃气在燃烧室中的流动过程第一节燃气流动的控制方程组通道截面积变化与燃烧
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面积变化之间的关系状态方程流动控制方程组第五章燃气在燃烧室中的流动过程第一节燃气流动的控制方程组求解五个流动参数p、ρ、T、V、Ap准定常流动假设第五章燃气在燃烧室中的流动过程第二节燃气流动控制方程组的简化点火启动与推力终止（熄火）是典型的瞬态过程，必须使用非定常流动控制方程组描述；在其余大部分工作时间内，流动参数随时间的变化很小，可以忽略流动的非定常性——简化为准定常流动；准定常流动假设本质：用一系列微小时间间隔内的定常流代替变化缓慢的非定常流，每一个时间间隔内的流动参数冻结，不随时间变化——准定常流在不同时刻对应着含不同冻结流动参数的控制方程组，在全部时间内流动参数仍可以随时间变化。准定常流动假设第五章燃气在燃烧室中的流动过程第二节燃气流动控制方程组的简化燃烧室内一维准定常流动的简化条件：燃气流速远小于当地的声速推进剂密度远大于燃气密度流动发生显著变化的时间远小于燃烧时间或截面积变化远小于截面积或燃气滞留时间一维准定常流动控制方程组第五章燃气在燃烧室中的流动过程第二节燃气流动控制方程组的简化求解四个流动参数p、ρ、T、V或推导思路第五章燃气在燃烧室中的流动过程第三节燃气在等截面装药通道中的流动由于存在侵蚀燃烧效应，燃速沿装药逐渐增大，初始等截面装药通道变成变截面通道；引入平均燃速，认为装药通道各截面具有相同的平均燃速→装药通道始终是等截面的；平均燃速基于燃气生成率相同来定义：装药通道燃面长度装药通道周长平均燃速思路：首先推导流动参数与速度系数λ的关系，再通过λ沿x的分布推导流动参数变化规律。速度系数λ与速度V的关系第五章燃气在燃烧室中的流动过程第三节燃气在等截面装药通道中的流动速度系数定义流速临界声速滞止温度或燃烧温度流动模型第五章燃气在燃烧室中的流动过程第三节燃气在等截面装药通道中的流动滞止状态1122xV1=0T1=T0p1=p01ρ1=ρ01λ1=0V2T2p2ρ2λ2iiVTpρλx等截面装药通道一维准定常流动控制方程组第五章燃气在燃烧室中的流动过程第三节燃气在等截面装药通道中的流动微分形式积分形式温度T与速度系数λ的关系第五章燃气在燃烧室中的流动过程第三节燃气在等截面装药通道中的流动压强p与速度系数λ的关系密度ρ与速度系数λ的关系第五章燃气在燃烧室中的流动过程第三节燃气在等截面装药通道中的流动总压p0与速度系数λ的关系等截面装药通道中流动参数的变化第五章燃气在燃烧室中的流动过程第三节燃气在等截面装药通道中的流动T／T1p0／p1p／p1ρ／ρ10.00.20.40.60.81.00.00.20.40.60.81.0λγ=1.25速度系数λ与通道长度x的变化第五章燃气在燃烧室中的流动过程第三节燃气在等截面装药通道中的流动12ix以侵蚀公式为ε(æ)时为例燃速公式截面i－i前的燃气质量生成率速度系数λ与通道长度x的变化第五章燃气在燃烧室中的流动过程第三节燃气在等截面装药通道中的流动定义截面1－1与截面i－i间的平均压强和平均侵蚀比平均压强平均侵蚀比燃气质量生成率速度系数λ与通道长度x的变化第五章燃气在燃烧室中的流动过程第三节燃气在等截面装药通道中的流动通过截面i－i的燃气质量流率代入定义速度系数λ与通道长度x的变化第五章燃气在燃烧室中的流动过程第三节燃气在等截面装药通道中的流动准定常流动用于装药末端2－2截面复杂迭代计算æ→λ速度系数λ与通道长度x的变化第五章燃气在燃烧室中的流动过程第三节燃气在等截面装药通道中的流动近似计算+级数展开→通气参量æ沿装药线性变化几个特征压强比的近似表达式第五章燃气在燃烧室中的流动过程第三节燃气在等截面装药通道中的流动利用幂级数展开进行近似计算装药末端的静压与总压比p2/p02装药末端与前端的静压比p2/p1装药前端和末端总压比p01/p02燃烧室内沿装药长度的平均压强
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