肖志平+張澤遠(yuǎn)+邢國(guó)強(qiáng)
摘 要:固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱在固化降溫過程中所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力對(duì)推進(jìn)劑的結(jié)構(gòu)完整性有較 大影響,因此對(duì)藥柱在固化降溫過程中所產(chǎn)生應(yīng)力的研究具有重要意義。本文在考慮對(duì)流換熱的影 響條件下,通過有限元軟件對(duì)星型推進(jìn)劑的固化降溫過程進(jìn)行了瞬態(tài)熱力耦合數(shù)值模擬,分析了固化 降溫過程中推進(jìn)劑的溫度場(chǎng)隨時(shí)間變化的分布情況以及應(yīng)力應(yīng)變危險(xiǎn)區(qū)域,得到了固化降溫過程需 要的時(shí)間,比較了兩種不同熱傳導(dǎo)邊界條件的數(shù)值仿真結(jié)果,為推進(jìn)劑的固化降溫提供參考。
關(guān)鍵詞:推進(jìn)劑;固化降溫;熱力耦合;對(duì)流換熱;數(shù)值仿真
中圖分類號(hào):V435+.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-5048(2014)01-0040-04
ThermoMechanicalCouplingAnalysisofStar GrainintheCourseofCoolingProcessAfterCuring
XIAOZhiping,ZHANGZeyuan,XINGGuoqiang
(ChinaAirborneMissileAcademy,Luoyang471009,China)
Abstract:Theresearchonthermalstressproducedinthecourseofcoolingprocessaftercuringof SRMgrainhasimportantsignificance,owingtoithasimportantinfluenceonstructuralintegrityofpropel lant.Consideringeffectofconvectiveheattransfer,thethermomechanicalcouplingprocessofstargrain duringcoolingcourseissimulatedwiththefiniteelementsoftware.Thetransienttemperaturedistribution affectedbytimeofcoolingprocessisanalyzedandthermalstressandstrainfordangerareaispresented. Inaddition,thetimeneededinthecoolingprocessaftercuringisacquiredandthetworesultswithdiffer entthermalboundaryarecomparedanddiscussedaswell.Alltheworkisanavailablereferenceforstruc turalintegrityanalysisofpropellantgrainswiththermalloadapplied.
Keywords:propellantgrain;coolingprocessaftercuring;thermomechanicalcoupling;convective heattransfer;numericalsimulation
0 引 言
空空導(dǎo)彈的推進(jìn)系統(tǒng)一般采用大長(zhǎng)細(xì)比固體 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。在固化降溫過程中隨溫度的逐漸降 低,推進(jìn)劑會(huì)發(fā)生收縮,由于殼體、絕熱層、包裹 層和推進(jìn)劑藥柱的熱膨脹系數(shù)不同,藥柱的膨脹 或收縮將受到約束作用,從而在內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力。溫度應(yīng)力對(duì)推進(jìn)劑的結(jié)構(gòu)完整性有重要影響, 可能導(dǎo)致藥柱內(nèi)表面出現(xiàn)微裂紋或者促使推進(jìn)劑、 包覆層、絕熱層與殼體之間發(fā)生脫粘[1-4],因此, 分析溫度載荷對(duì)推進(jìn)劑的瞬時(shí)響應(yīng),控制固化降 溫過程具有重要意義。
大多數(shù)研究溫度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)完整性影響的 文獻(xiàn)只是考慮了最終的穩(wěn)態(tài)結(jié)果,沒有分析溫度 載荷下的瞬態(tài)響應(yīng)過程。潘奠華等[5]研究了材料 參數(shù)和固化降溫過程中應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系,孔勝如 等[6]研究了在車輪型藥柱固化降溫過程中幾何參 數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)完整性的影響作用。張亮等[7]分析了發(fā)動(dòng)機(jī)在點(diǎn)火內(nèi)壓和溫度載荷共同作用時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī) 藥柱的結(jié)構(gòu)完整性。研究藥柱瞬態(tài)熱傳導(dǎo)的文獻(xiàn) 資料較少,王玉峰等[8]分析了變溫下固體藥柱的 溫度應(yīng)力,徐新琦等[9]研究了藥柱固化降溫的瞬 態(tài)響應(yīng)。這兩篇文章均施加了定溫邊界條件,沒有 考慮對(duì)流換熱的影響。
本文運(yùn)用有限元軟件對(duì)考慮對(duì)流換熱邊界的 星型藥柱固化降溫過程進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,重點(diǎn)比 較了對(duì)流換熱邊界條件與固定溫度邊界條件之間 數(shù)值仿真結(jié)果的差異。
2 計(jì)算模型
2.1 有限元模型
本文研究的是大長(zhǎng)細(xì)比八角星型推進(jìn)劑,考 慮發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度可以忽略發(fā)動(dòng)機(jī)端部熱傳導(dǎo)的影 響。發(fā)動(dòng)機(jī)垂直于軸線的截面都相同,熱量在軸向 沒有傳導(dǎo)過程,因此模型可簡(jiǎn)化為平面問題。取星型藥柱截面,考慮模型的對(duì)稱性可以選擇截面的 1/16進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,計(jì)算模型如圖1所示。計(jì)算模 型的部件包括殼體、絕熱層、包覆層、推進(jìn)劑藥 柱。網(wǎng)格采用四邊形8節(jié)點(diǎn)非線性單元。圖中A, B,C三點(diǎn)分別表示殼體表面,藥柱上倒圓應(yīng)力最 大點(diǎn)處(星尖處),藥柱內(nèi)表面肉厚最大點(diǎn)(星根 處)。
2.3 初值條件和邊界條件
2.3.1 采用對(duì)流換熱邊界的固化降溫
模型初始溫度為58℃,為零應(yīng)力溫度,外部 環(huán)境溫度為23℃,發(fā)動(dòng)機(jī)殼體與外界發(fā)生對(duì)流換 熱(第三類熱傳導(dǎo)邊界條件),考慮來(lái)流空氣流速 1.7m/s,通過流體橫向繞流單管的對(duì)流換熱經(jīng)驗(yàn) 公式[11],可得到對(duì)流換熱系數(shù)為h=11.3W/m2· K,藥柱內(nèi)表面為絕熱狀態(tài)。對(duì)比分析中該邊界條 件的計(jì)算分析稱為model1。
2.3.2 采用第一類熱傳導(dǎo)邊界的固化降溫
推進(jìn)劑在溫度載荷下產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變?cè)诠?化降溫過程中不斷發(fā)生變化,30h的平衡態(tài)的應(yīng) 力應(yīng)變?nèi)鐖D3~4所示。由圖可見,應(yīng)力應(yīng)變最大 點(diǎn)在星尖處(B點(diǎn)),最大Mises應(yīng)力為1.457MPa, 最大主應(yīng)變?yōu)?.0192。endprint
選取圖1所示的A,B,C三點(diǎn)進(jìn)行分析,得到 這三個(gè)位置的溫度-時(shí)間變化曲線如圖5所示。
分析圖5中曲線可知,在0到15h的時(shí)間內(nèi), 星型藥柱中的溫度隨時(shí)間下降較快,15h的時(shí)間 點(diǎn)上,A點(diǎn)(殼體表面),B點(diǎn)(星尖處),C點(diǎn)(星 根處)的溫度分別為23.65℃,24.23℃,24.39 ℃,溫度相差極?。üこ虒?shí)際中環(huán)境溫度在(23± 2)℃范圍內(nèi)波動(dòng),仿真結(jié)果15h后的推進(jìn)劑的溫 度在23.65~24.39℃范圍內(nèi),在工程中可以認(rèn)為 達(dá)到了平衡態(tài)。本文考慮更精確的結(jié)果,不認(rèn)為其 達(dá)到平衡狀態(tài))。15h后由于推進(jìn)劑與外部環(huán)境溫 差減小,溫度下降趨于緩慢,到30h時(shí)刻,3個(gè)位 置上的溫度分別為23.02℃,23.04℃,23.04℃, 與外部環(huán)境溫度達(dá)到平衡,曲線接近水平直線。
熱傳導(dǎo)仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)際狀態(tài)的誤差主要 來(lái)源于物性參數(shù)和熱傳導(dǎo)邊界條件,本文采用的 對(duì)流換熱邊界條件與實(shí)際熱傳導(dǎo)狀態(tài)非常接近, 計(jì)算結(jié)果較為真實(shí)可靠。
3.2 邊界的數(shù)值仿真結(jié)果比較
將采用對(duì)流換熱邊界條件的熱力耦合模型稱 為model1,采用直接給定殼體表面溫度為23℃的 熱力耦合模型稱為model2。在物性參數(shù)和初始條 件都相同的情況下,對(duì)上述模型進(jìn)行熱力耦合數(shù) 值計(jì)算,并比較結(jié)果。
殼體表面是熱傳導(dǎo)的交界面,初溫58℃, model1考慮交界面逐漸冷卻到外部環(huán)境溫度, model2忽略了交界面的降溫,認(rèn)為殼體表面溫度 瞬間等于外部環(huán)境溫度。這種對(duì)邊界溫度處理方 式的不同造成了兩模型結(jié)果的差異。
圖6顯示的是兩種模型熱傳導(dǎo)交界面即殼體 表面(A點(diǎn))的溫度-時(shí)間曲線對(duì)比圖。采用對(duì)流 換熱熱傳導(dǎo)邊界(model1)時(shí),殼體表面溫度在0 到10h的時(shí)間范圍內(nèi)變化非常顯著,10h時(shí)溫度 為25℃,10h后殼體溫度變化趨于緩慢,到30h 溫度為23.02℃,與外部環(huán)境溫度相同。采用直接 給定殼體溫度的第一類熱傳導(dǎo)邊界條件(model2) 殼體溫度不隨時(shí)間變化,保持23℃。
圖7曲線為推進(jìn)劑內(nèi)表面星根處(C點(diǎn))的溫 度隨時(shí)間變化曲線。該點(diǎn)與發(fā)動(dòng)機(jī)殼體表面距離 最大,是固化降溫中最晚達(dá)到平衡態(tài)的點(diǎn)。C點(diǎn)溫 度衰減到外部環(huán)境溫度23℃時(shí),則標(biāo)志著固化降 溫過程結(jié)束。采用model1數(shù)值計(jì)算,經(jīng)歷30h,C 點(diǎn)溫度達(dá)到23.04℃,固化降溫過程結(jié)束。model2 溫度-時(shí)間曲線位于model1下側(cè),降溫速度比 model1更快,在14.2h時(shí),C點(diǎn)溫度為23.04℃, 熱傳導(dǎo)過程達(dá)到平衡。
比較兩種模型可以看到,對(duì)流換熱熱傳導(dǎo)邊 界的固化降溫比定溫?zé)醾鲗?dǎo)邊界的固化降溫所需 要的時(shí)間長(zhǎng)了15.8h。
圖8為兩種模型在星尖位置(B點(diǎn))的應(yīng)力- 時(shí)間曲線,由圖可見,model1計(jì)算的推進(jìn)劑最大應(yīng) 力小于model2中得到的最大應(yīng)力,直到兩種模 型先后達(dá)到平衡態(tài)時(shí),B點(diǎn)應(yīng)力才相等,結(jié)果為1.457MPa。說(shuō)明固化降溫的溫度應(yīng)力在平衡態(tài)時(shí) 與熱傳導(dǎo)過程關(guān)系不大。
4 結(jié) 論
仿真結(jié)果顯示:某星型藥柱考慮對(duì)流換熱熱傳 導(dǎo)邊界條件的固化降溫達(dá)到平衡態(tài)需要的時(shí)間為 30h。
固化降溫過程中溫度載荷產(chǎn)生的最大應(yīng)力應(yīng) 變?cè)谏系箞A處。
比較對(duì)流換熱邊界條件與定溫邊界條件的固 化降溫?cái)?shù)值仿真結(jié)果可以得到:前者計(jì)算的固化降 溫需要的時(shí)間比后者長(zhǎng),但平衡態(tài)兩者的最大應(yīng) 力位置相同、大小相等,均為1.457MPa。
參考文獻(xiàn):
[1]蒙上陽(yáng),唐國(guó)金,雷勇軍.低溫環(huán)境下固體發(fā)動(dòng)機(jī)藥 柱傘盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].推進(jìn)技術(shù),2004,25(5):397- 400.
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[4]于洋,王寧飛,張平.一種自由裝填式組合藥柱的低 溫三維結(jié)構(gòu)完整性分析[J].固體火箭技術(shù),2007,30 (1):117-121.
[5]潘奠華,胡明勇.固化降溫過程中固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)材 料參數(shù)的影響分析[J].煙臺(tái)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工 程版),2006,19(1):63-67.
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[7]張亮,邢國(guó)強(qiáng).某發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥結(jié)構(gòu)完整性分析[J].航 空兵器,2012(2):29-32.
[8]王玉峰,李高春,劉著卿,等.固化降溫過程中推進(jìn)劑 藥柱的瞬態(tài)響應(yīng)分析[J].宇航學(xué)報(bào),2010,31(9): 2223-2230.
[9]徐新琦,于勝春.固化降溫過程中推進(jìn)劑藥柱的瞬態(tài) 響應(yīng)分析[J].固體火箭技術(shù),2004,27(3):180- 183.
[10]王勖成.有限單元法[M].北京:清華大學(xué)出版社, 2003.
[11]楊世銘,陶文銓.傳熱學(xué)[M].4版.北京:高等教育 出版社,2006.endprint
選取圖1所示的A,B,C三點(diǎn)進(jìn)行分析,得到 這三個(gè)位置的溫度-時(shí)間變化曲線如圖5所示。
分析圖5中曲線可知,在0到15h的時(shí)間內(nèi), 星型藥柱中的溫度隨時(shí)間下降較快,15h的時(shí)間 點(diǎn)上,A點(diǎn)(殼體表面),B點(diǎn)(星尖處),C點(diǎn)(星 根處)的溫度分別為23.65℃,24.23℃,24.39 ℃,溫度相差極小(工程實(shí)際中環(huán)境溫度在(23± 2)℃范圍內(nèi)波動(dòng),仿真結(jié)果15h后的推進(jìn)劑的溫 度在23.65~24.39℃范圍內(nèi),在工程中可以認(rèn)為 達(dá)到了平衡態(tài)。本文考慮更精確的結(jié)果,不認(rèn)為其 達(dá)到平衡狀態(tài))。15h后由于推進(jìn)劑與外部環(huán)境溫 差減小,溫度下降趨于緩慢,到30h時(shí)刻,3個(gè)位 置上的溫度分別為23.02℃,23.04℃,23.04℃, 與外部環(huán)境溫度達(dá)到平衡,曲線接近水平直線。
熱傳導(dǎo)仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)際狀態(tài)的誤差主要 來(lái)源于物性參數(shù)和熱傳導(dǎo)邊界條件,本文采用的 對(duì)流換熱邊界條件與實(shí)際熱傳導(dǎo)狀態(tài)非常接近, 計(jì)算結(jié)果較為真實(shí)可靠。
3.2 邊界的數(shù)值仿真結(jié)果比較
將采用對(duì)流換熱邊界條件的熱力耦合模型稱 為model1,采用直接給定殼體表面溫度為23℃的 熱力耦合模型稱為model2。在物性參數(shù)和初始條 件都相同的情況下,對(duì)上述模型進(jìn)行熱力耦合數(shù) 值計(jì)算,并比較結(jié)果。
殼體表面是熱傳導(dǎo)的交界面,初溫58℃, model1考慮交界面逐漸冷卻到外部環(huán)境溫度, model2忽略了交界面的降溫,認(rèn)為殼體表面溫度 瞬間等于外部環(huán)境溫度。這種對(duì)邊界溫度處理方 式的不同造成了兩模型結(jié)果的差異。
圖6顯示的是兩種模型熱傳導(dǎo)交界面即殼體 表面(A點(diǎn))的溫度-時(shí)間曲線對(duì)比圖。采用對(duì)流 換熱熱傳導(dǎo)邊界(model1)時(shí),殼體表面溫度在0 到10h的時(shí)間范圍內(nèi)變化非常顯著,10h時(shí)溫度 為25℃,10h后殼體溫度變化趨于緩慢,到30h 溫度為23.02℃,與外部環(huán)境溫度相同。采用直接 給定殼體溫度的第一類熱傳導(dǎo)邊界條件(model2) 殼體溫度不隨時(shí)間變化,保持23℃。
圖7曲線為推進(jìn)劑內(nèi)表面星根處(C點(diǎn))的溫 度隨時(shí)間變化曲線。該點(diǎn)與發(fā)動(dòng)機(jī)殼體表面距離 最大,是固化降溫中最晚達(dá)到平衡態(tài)的點(diǎn)。C點(diǎn)溫 度衰減到外部環(huán)境溫度23℃時(shí),則標(biāo)志著固化降 溫過程結(jié)束。采用model1數(shù)值計(jì)算,經(jīng)歷30h,C 點(diǎn)溫度達(dá)到23.04℃,固化降溫過程結(jié)束。model2 溫度-時(shí)間曲線位于model1下側(cè),降溫速度比 model1更快,在14.2h時(shí),C點(diǎn)溫度為23.04℃, 熱傳導(dǎo)過程達(dá)到平衡。
比較兩種模型可以看到,對(duì)流換熱熱傳導(dǎo)邊 界的固化降溫比定溫?zé)醾鲗?dǎo)邊界的固化降溫所需 要的時(shí)間長(zhǎng)了15.8h。
圖8為兩種模型在星尖位置(B點(diǎn))的應(yīng)力- 時(shí)間曲線,由圖可見,model1計(jì)算的推進(jìn)劑最大應(yīng) 力小于model2中得到的最大應(yīng)力,直到兩種模 型先后達(dá)到平衡態(tài)時(shí),B點(diǎn)應(yīng)力才相等,結(jié)果為1.457MPa。說(shuō)明固化降溫的溫度應(yīng)力在平衡態(tài)時(shí) 與熱傳導(dǎo)過程關(guān)系不大。
4 結(jié) 論
仿真結(jié)果顯示:某星型藥柱考慮對(duì)流換熱熱傳 導(dǎo)邊界條件的固化降溫達(dá)到平衡態(tài)需要的時(shí)間為 30h。
固化降溫過程中溫度載荷產(chǎn)生的最大應(yīng)力應(yīng) 變?cè)谏系箞A處。
比較對(duì)流換熱邊界條件與定溫邊界條件的固 化降溫?cái)?shù)值仿真結(jié)果可以得到:前者計(jì)算的固化降 溫需要的時(shí)間比后者長(zhǎng),但平衡態(tài)兩者的最大應(yīng) 力位置相同、大小相等,均為1.457MPa。
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[4]于洋,王寧飛,張平.一種自由裝填式組合藥柱的低 溫三維結(jié)構(gòu)完整性分析[J].固體火箭技術(shù),2007,30 (1):117-121.
[5]潘奠華,胡明勇.固化降溫過程中固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)材 料參數(shù)的影響分析[J].煙臺(tái)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工 程版),2006,19(1):63-67.
[6]孔勝如,邢國(guó)強(qiáng),張澤遠(yuǎn).固化降溫過程中幾何參數(shù) 對(duì)車輪形藥柱結(jié)構(gòu)完整性的影響分析[J].航空兵器, 2011(3):60-64.
[7]張亮,邢國(guó)強(qiáng).某發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥結(jié)構(gòu)完整性分析[J].航 空兵器,2012(2):29-32.
[8]王玉峰,李高春,劉著卿,等.固化降溫過程中推進(jìn)劑 藥柱的瞬態(tài)響應(yīng)分析[J].宇航學(xué)報(bào),2010,31(9): 2223-2230.
[9]徐新琦,于勝春.固化降溫過程中推進(jìn)劑藥柱的瞬態(tài) 響應(yīng)分析[J].固體火箭技術(shù),2004,27(3):180- 183.
[10]王勖成.有限單元法[M].北京:清華大學(xué)出版社, 2003.
[11]楊世銘,陶文銓.傳熱學(xué)[M].4版.北京:高等教育 出版社,2006.endprint
選取圖1所示的A,B,C三點(diǎn)進(jìn)行分析,得到 這三個(gè)位置的溫度-時(shí)間變化曲線如圖5所示。
分析圖5中曲線可知,在0到15h的時(shí)間內(nèi), 星型藥柱中的溫度隨時(shí)間下降較快,15h的時(shí)間 點(diǎn)上,A點(diǎn)(殼體表面),B點(diǎn)(星尖處),C點(diǎn)(星 根處)的溫度分別為23.65℃,24.23℃,24.39 ℃,溫度相差極小(工程實(shí)際中環(huán)境溫度在(23± 2)℃范圍內(nèi)波動(dòng),仿真結(jié)果15h后的推進(jìn)劑的溫 度在23.65~24.39℃范圍內(nèi),在工程中可以認(rèn)為 達(dá)到了平衡態(tài)。本文考慮更精確的結(jié)果,不認(rèn)為其 達(dá)到平衡狀態(tài))。15h后由于推進(jìn)劑與外部環(huán)境溫 差減小,溫度下降趨于緩慢,到30h時(shí)刻,3個(gè)位 置上的溫度分別為23.02℃,23.04℃,23.04℃, 與外部環(huán)境溫度達(dá)到平衡,曲線接近水平直線。
熱傳導(dǎo)仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)際狀態(tài)的誤差主要 來(lái)源于物性參數(shù)和熱傳導(dǎo)邊界條件,本文采用的 對(duì)流換熱邊界條件與實(shí)際熱傳導(dǎo)狀態(tài)非常接近, 計(jì)算結(jié)果較為真實(shí)可靠。
3.2 邊界的數(shù)值仿真結(jié)果比較
將采用對(duì)流換熱邊界條件的熱力耦合模型稱 為model1,采用直接給定殼體表面溫度為23℃的 熱力耦合模型稱為model2。在物性參數(shù)和初始條 件都相同的情況下,對(duì)上述模型進(jìn)行熱力耦合數(shù) 值計(jì)算,并比較結(jié)果。
殼體表面是熱傳導(dǎo)的交界面,初溫58℃, model1考慮交界面逐漸冷卻到外部環(huán)境溫度, model2忽略了交界面的降溫,認(rèn)為殼體表面溫度 瞬間等于外部環(huán)境溫度。這種對(duì)邊界溫度處理方 式的不同造成了兩模型結(jié)果的差異。
圖6顯示的是兩種模型熱傳導(dǎo)交界面即殼體 表面(A點(diǎn))的溫度-時(shí)間曲線對(duì)比圖。采用對(duì)流 換熱熱傳導(dǎo)邊界(model1)時(shí),殼體表面溫度在0 到10h的時(shí)間范圍內(nèi)變化非常顯著,10h時(shí)溫度 為25℃,10h后殼體溫度變化趨于緩慢,到30h 溫度為23.02℃,與外部環(huán)境溫度相同。采用直接 給定殼體溫度的第一類熱傳導(dǎo)邊界條件(model2) 殼體溫度不隨時(shí)間變化,保持23℃。
圖7曲線為推進(jìn)劑內(nèi)表面星根處(C點(diǎn))的溫 度隨時(shí)間變化曲線。該點(diǎn)與發(fā)動(dòng)機(jī)殼體表面距離 最大,是固化降溫中最晚達(dá)到平衡態(tài)的點(diǎn)。C點(diǎn)溫 度衰減到外部環(huán)境溫度23℃時(shí),則標(biāo)志著固化降 溫過程結(jié)束。采用model1數(shù)值計(jì)算,經(jīng)歷30h,C 點(diǎn)溫度達(dá)到23.04℃,固化降溫過程結(jié)束。model2 溫度-時(shí)間曲線位于model1下側(cè),降溫速度比 model1更快,在14.2h時(shí),C點(diǎn)溫度為23.04℃, 熱傳導(dǎo)過程達(dá)到平衡。
比較兩種模型可以看到,對(duì)流換熱熱傳導(dǎo)邊 界的固化降溫比定溫?zé)醾鲗?dǎo)邊界的固化降溫所需 要的時(shí)間長(zhǎng)了15.8h。
圖8為兩種模型在星尖位置(B點(diǎn))的應(yīng)力- 時(shí)間曲線,由圖可見,model1計(jì)算的推進(jìn)劑最大應(yīng) 力小于model2中得到的最大應(yīng)力,直到兩種模 型先后達(dá)到平衡態(tài)時(shí),B點(diǎn)應(yīng)力才相等,結(jié)果為1.457MPa。說(shuō)明固化降溫的溫度應(yīng)力在平衡態(tài)時(shí) 與熱傳導(dǎo)過程關(guān)系不大。
4 結(jié) 論
仿真結(jié)果顯示:某星型藥柱考慮對(duì)流換熱熱傳 導(dǎo)邊界條件的固化降溫達(dá)到平衡態(tài)需要的時(shí)間為 30h。
固化降溫過程中溫度載荷產(chǎn)生的最大應(yīng)力應(yīng) 變?cè)谏系箞A處。
比較對(duì)流換熱邊界條件與定溫邊界條件的固 化降溫?cái)?shù)值仿真結(jié)果可以得到:前者計(jì)算的固化降 溫需要的時(shí)間比后者長(zhǎng),但平衡態(tài)兩者的最大應(yīng) 力位置相同、大小相等,均為1.457MPa。
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