文章摘要:结构振荡引起的药柱应变响应会直接导致燃速变化,极有可能是固体火箭发动机燃烧不稳定的诱导因素。与此同时,发动机构型差异直接影响结构特性,会造成药柱的应力、应变响应分布差异,对燃烧不稳定的影响程度也不尽相同,研究结果可作为燃烧不稳定分析、预判的重要依据,但是相关研究成果报道较少。本文,参照某型发动机设计参数,建立了不同长径比、不同工作时期等构型的发动机几何模型。运用实模态分析法和线性屈曲分析法作为理论基础,进行了多组别数值模拟。有约束模态分析结果表明,低阶模态振型为发动机整体振动,高阶模态为药柱振动或发动机整体振动。当发动机长径比为4～10时,随长径比增大模态振动频率减小。无约束发动机一阶模态振动频率均大于一端约束发动机。燃烧引起的质量流失会使各阶模态的振动频率上升,一阶模态振动频率上升超过2倍。轴向屈曲数值模拟结果显示,随长径比增大,屈服乘子λ减小,屈服极限载荷减小,更易发生轴向屈曲破坏。总之,不同构型固体火箭发动机的模态和屈曲特性有明显差异,同时也会影响药柱应变响应,从而对燃烧过程产生影响,可能诱发燃烧不稳定,或在燃烧不稳定过程中起到增益作用,是不可忽视的重要因素。

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论文DOI:10.26914/c.cnkihy.2022.000646

论文分类号:V435