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喷管微喷管中气体流动过程与试验技巧

收藏本文 2024-04-16 点赞:5758 浏览:17963 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:基于MEMS技术的微型推进系统成本低、质量轻、体积小、集成度高,卫星间相对轨道位置的保持、高精度的姿态制约对其提出较高的要求。微型喷管作为微推进系统的关键组件,加工设计精度要求高、工作条件复杂、内部流动状态对其性能至关重要。微型喷管的特点尺寸小,流动和换热不足复杂,许多物理现象在微尺度上均需要重新认识和解释,探讨微喷管中的气体流动特性具有重要的现实作用和科学价值。本论文以微喷管为探讨对象,分别以论述浅析、试验探讨和数值模拟三方面对微喷管中气体流动特性进行探讨。论述浅析了微喷管中理想气体多变历程的流动情况。相同条件下,多变指数n增大,表明微喷管散热增加,将引起微喷管出口速度和当地声速减小,马赫数则随多变指数增大而增大。采取粒子图像测速技术(PIV)对微喷管出口的流场进行了试验探讨。试验采取烟雾作为示踪粒子,获取了不同流量、不同压力下的清晰的微尺度流场,微喷管出口轴线速度分布的试验结果与数值模拟结果较吻合。同时采取Fluent软件对不同形状微喷管在不同流量、不同入口压力、不同温度下的气体流动进行了数值模拟,浅析了其内部的流速、压力和温度分布及规律。关键词:微喷管论文微流动论文粒子图像测速论文数值模拟论文

    致谢4-5

    摘要5-6

    Abstract6-7

    目录7-10

    符号表10-11

    1、绪论11-21

    1.1 课题背景及探讨作用11

    1.2 MEMS介绍11-14

    1.2.1 MEMS的特点11-12

    1.2.2 MEMS的加工工艺12-13

    1.2.3 MEMS的探讨及运用13-14

    1.3 微尺度的相关探讨14-17

    1.3.1 微尺度燃烧的探讨近况14-15

    1.3.2 微尺度流动和传热的探讨近况15-17

    1.4 微喷管的探讨近况17-20

    1.4.1 微喷管的试验探讨18-19

    1.4.2 微喷管的数值模拟探讨19-20

    1.5 本论文的探讨内容20-21

    2、基本概念及论述浅析21-30

    2.1 气体的基本性质21-23

    2.1.1 气体的压缩性21

    2.1.2 气体的黏性21-23

    2.1.3 气体的导热性23

    2.2 气体微流动基础知识23-25

    2.2.1 克努森数23-24

    2.2.2 声速和马赫数24

    2.2.3 滞止参数24-25

    2.3 微喷管中气体流动论述计算25-29

    2.3.1 论述模型25-28

    2.3.2 计算浅析28-29

    2.4 本章小结29-30

    3、微喷管流场测量及推进性能试验探讨30-45

    3.1 粒子图像测速技术30-32

    3.1.1 概述30

    3.1.2 测量原理30-31

    3.1.3 系统机构组成31

    3.1.4 示踪粒子的选择31-32

    3.2 PIV试验探讨32-42

    3.2.1 试验装置32-33

    3.2.2 试验结果及浅析33-42

    3.3 微喷管推进性能探讨42-43

    3.3.1 试验装置42

    3.3.2 微喷管推进性能影响42-43

    3.4 本章小结43-45

    4、渐缩微喷管数值模拟及试验比较探讨45-56

    4.1 探讨策略45

    4.2 数值模拟45-47

    4.2.1 模型建立45-46

    4.2.2 网格划分46

    4.2.3 制约方程和边界条件的确定46-47

    4.3 数值模拟结果浅析47-53

    4.3.1 流量变化对微喷管影响结果浅析47-50

    4.3.2 入口压力变化对微喷管影响结果浅析50-53

    4.4 数值模拟与试验结果比较浅析53-54

    4.5 本章小结54-56

    5、缩放微喷管数值模拟探讨56-66

    5.1 物理模型56

    5.2 模拟结果浅析56-64

    5.2.1 入口压力条件下微喷管流动浅析57-60

    5.2.2 温度条件下微喷管流动浅析60-64

    5.3 本章小结64-66

    6、结论与展望66-69

    6.1 结论66-68

    6.2 革新68

    6.3 展望与不足68-69

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