ADN推進(jìn)器的工作過程仿真及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、隨著人們對航天事業(yè)環(huán)保要求的提高，使用了超過50年的采用具有致癌性和腐蝕性的肼基推進(jìn)劑的液體推進(jìn)器已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代航天事業(yè)的需求，一種采用無毒的ADN基推進(jìn)劑的ADN推進(jìn)器越來越受到人們的關(guān)注。ADN推進(jìn)器具有毒性遠(yuǎn)低于肼、密度比沖大、不產(chǎn)生可燃性煙霧的優(yōu)點(diǎn)，具有很高的應(yīng)用前景。由于在ADN推進(jìn)器內(nèi)包含著復(fù)雜的物理化學(xué)過程，涉及流動、傳熱、催化分解反應(yīng)、燃燒反應(yīng)等眾多子過程以及它們之間強(qiáng)烈的耦合關(guān)系，很有必要對ADN推進(jìn)器的工作過程進(jìn)行

2、深入研究，本文將采用仿真計算的方法來探究其內(nèi)部的工作過程。
　　本文對推進(jìn)器內(nèi)的流動、傳熱、催化分解及燃燒過程進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，建立ADN推進(jìn)器工作過程的數(shù)學(xué)模型。以某ADN推進(jìn)器為研究對象，對推進(jìn)器內(nèi)的催化分解反應(yīng)及燃燒過程進(jìn)行了仿真計算，得到與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合的ADN推進(jìn)器內(nèi)溫度、壓力的仿真計算結(jié)果，驗(yàn)證了仿真計算的精度，并對ADN推進(jìn)器內(nèi)的工作過程進(jìn)行了深入地分析。
　　首先，研究了推進(jìn)劑入口流量、催化床預(yù)熱溫度、多孔介質(zhì)孔隙

3、率對ADN推進(jìn)器內(nèi)催化分解反應(yīng)和燃燒過程以及推進(jìn)器性能的影響規(guī)律，分析了上述三個參數(shù)對ADN推進(jìn)器內(nèi)工作過程的作用機(jī)理。然后應(yīng)用正交設(shè)計方法，基于計算機(jī)仿真計算，對ADN推進(jìn)器的催化床長度及直徑、燃燒室長度等結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，以推進(jìn)器推力為評價指標(biāo)，利用直觀比較法、極差分析法以及方差分析法分析了仿真優(yōu)化計算結(jié)果，研究了上述結(jié)構(gòu)參數(shù)對推進(jìn)器性能的影響，得到了最優(yōu)參數(shù)水平組合，并對比了優(yōu)化后的ADN推進(jìn)器和原機(jī)型ADN推進(jìn)器內(nèi)的工作過程，