水下热动力闭式循环的燃烧过程数值模拟

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1、分类号：密级：.UDC：编号：.专业硕士学位论文（工程硕士）水下热动力闭式循环的燃烧过程数值模拟硕士研究生：杨斌指导教师：贺征副教授企业导师：张伟高级工程师工程领域：航天工程论文主审人：王革教授哈尔滨工程大学2018年4月分类号：密级：.UDC：编号：.专业硕士学位论文（工程硕士）水下热动力闭式循环的燃烧过程数值模拟硕士研究生：杨斌指导教师：贺征副教授学位级别：工程硕士工程领域：航天工程所在单位：航天与建筑工程学院论文提交日期：2018年4月论文答辩日期：2018年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedInd

2、ex:U.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster（MasterofEngineering）NumericalSimulationofCombustionProcessinClosedCycleofUnderwaterThermalPowerCandidate:YangBinSupervisor:AssociateProf.HeZhengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:Aero

3、spaceengineeringDateofSubmission:Apr.2018DateofOralExamination:Jun.2018University:HarbinEngineeringUniversity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

4、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

5、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：年月日年月日摘要Li/SF6热源系统是一种先进的贮备化学能推进系统，其优点在于反应放出高能热量的同时可以不向容器外排出废料废气，从而构成闭式循环，不受外界环境背压影响，是一种理想的用于水下的热动力系统。锂和六氟化硫的反应十分剧烈，不易控制；浸没喷射反应中锂是以熔融态充满整个燃烧室，反应过程在实验中观察比较困难。因此，数值模拟方法在研究中起到重要作用。本文的研究对象为六氟化硫气

6、体在充满熔融锂的燃烧室内与锂液发生燃烧反应的过程。首先对模型进行合理简化，采用欧拉-拉格朗日方法以及涡耗散模型对浸没喷射反应流场进行仿真计算。数值模拟结果与文献数据有良好的吻合度，验证了所采用数学物理模型的可行性。通过对燃烧过程中的温度、压强、组分等分布及其形成原因的分析，确定了反应区的结构和尺度，在此基础上研究了锂液初温和六氟化硫喷射速度以及喷注方式对于燃烧流场的影响。结果发现提高锂液初温和增大六氟化硫的喷射速度都能够缩短燃烧室流场达到稳定的时间，并能提高系统换热能力。对于稳定后的燃烧流场，六氟化硫喷射速度对流场的形态和

7、分布作用比较显著，而锂液初温对于燃烧流场的影响较小；以两个喷嘴对向喷注的方式能够显著增强对流换热，比单个喷嘴提高质量流量获得更好的换热能力。本文研究了Li/SF6热源系统反应区的结构和尺度，完成了初始条件和喷射方式对燃烧流场的影响分析，其结果为Li/SF6热源的闭式循环系统燃烧室的结构设计及优化提供技术参考。关键词：水下热动力；闭式循环；浸没燃烧；数值模拟AbstractTheLi/SF6heatsourcesystemisanadvancedchemicalenergypropulsionsystemforstorage

8、.Theadvantageisthatthereactiondischargeshigh-energyheatwithoutexhaustingthewastegasoutside.Thisformsaclosedcycleandisnotaffectedbythebackpressureoftheex