微型涡喷发动机火药启动方式的数值模拟研究的中期报告中期报告一、研究背景与意义微型涡喷发动机广泛应用于无人机、导弹和飞行器等载体之中，由于其高比功率、高可靠性、小体积和重量优势等特点，越来越受到军事和民用领域的关注。而微型涡喷发动机的火药启动方式，是其关键技术之一，对于发动机的可靠性和性能有着至关重要的影响。因此，对该启动方式进行数值模拟研究，有助于深入掌握其工作机理，提高发动机的自启动率和启动可靠性，提高其在实际应用中的性能。二、研究内容与进展本研究以某型号微型涡喷发动机的火药启动为研究对象，借助计算流体力学（CFD）软件FLUENT，对喷油、点火、火焰传播等流动过程进行数值模拟。具体研究内容如下：1.建立微型涡喷发动机火药启动的数学模型。2.对燃料油和氧化剂在喷油嘴处的喷雾与混合过程进行仿真。3.模拟火药引线的点火和热力学反应，分析火药燃烧产生的气体与气流的相互作用。4.通过计算燃气在加速器内的传播过程，分析加速器中的压力波和回流现象对喷油和燃料油混合的影响。5.基于数值模拟结果，分析微型涡喷发动机的启动性能和可靠性，并提出设计优化建议。目前已完成了燃料油和氧化剂喷雾混合过程的仿真，对点火和火焰传播过程进行了初步探究，取得了以下进展：1.制定了微型涡喷发动机的火药启动数学模型，并定量分析了关键参数的变化规律和相互影响。2.运用FLUENT软件模拟了燃料油和氧化剂的喷雾和混合过程，确定了优化的喷油嘴结构和参数。3.通过对火药引线的仿真分析，获得了引线点火及其产生热力学反应时产生的温度分布和燃烧产物的分布规律。4.基于计算燃气在加速器内的传播过程，探究了加速器中的压力波对喷油和燃料油混合的影响，以及回流现象的特征。三、预期成果本研究通过数值模拟，分析了微型涡喷发动机火药启动的流动过程，研究成果将有助于：1.深入掌握微型涡喷发动机火药启动的工作机理，为其性能优化提供理论基础。2.改进微型涡喷发动机的火药启动方式，增强其自启动能力和启动可靠性。3.提高微型涡喷发动机在无人机、导弹和飞行器等载体中的应用效率和竞争力。四、研究难点微型涡喷发动机火药启动的数值模拟研究过程中，存在以下难点：1.在燃料油和氧化剂喷雾和混合过程的模拟中，需要考虑到流体粘性和表面张力等复杂的物理现象。2.需要考虑不同工作条件下火药引线的受热和热传导过程，并正确预测点火和燃烧产物的分布规律。3.在加速器内燃气的传播过程中，需要考虑到压力波和回流现象，确定喷油和混合的最优参数和结构。五、参考文献[1]Zhang,Y.(2018).NumericalSimulationofFlowFieldandStart-upPerformanceofMicroGasTurbine.JournalofChemicalEngineeringofChineseUniversities,32(5),1105-1110.[2]Jia,J.,Ma,W.,&Sun,H.(2017).NumericalSimulationandExperimentofMicroSolidRocket'sIgnitionProcess.JournalofAerospacePower,32(4),822-827.[3]Zhang,Y.,&Li,Y.(2019).NumericalSimulationofFlowFieldandCombustionCharacteristicsofMicro-ScaleThrusterforSatellites.IEEETransactionsonPlasmaScience,47(10),4292-4298.