基于多热电偶法的固体推进剂燃烧室动态温度场测试研究

摘要

本文以固体推进剂燃烧温度场为研究对象，基于推进剂的燃烧机理和稳态燃烧模型，提出了多热电偶推进剂燃烧温度场测试方法，建立了固体推进剂的多热电偶动态温度场测试系统。针对系统的关键模块进行了性能测试，在安全规范流程下进行了推进剂燃烧测试实验，对温度场测量数据进行了处理与分析。主要内容包括： 比较了工业上常用的固体推进剂燃速测试技术，分析了推进剂燃速测试中温度场的影响。介绍了现有常规固体推进剂的几大类型和推进剂燃烧的概念，对双基推进剂的燃烧机理进行了深入研究。分析了热电偶测温、红外辐射测温、CCD图像比色测温等多种燃烧温度测试方法。 针对推进剂燃烧波结构的温度分布模型，结合多靶线动态燃速计算方法，建立了推进剂温度场的多热电偶测试模型。使用多靶线法测试推进剂燃烧过程的动态燃速，通过多热电偶采集到的温度信号研究温度对燃速的影响，并对热电偶测温中存在的误差进行了分析。 在实验室原有的多靶线测试系统上进行了优化设计，搭建了多热电偶推进剂燃烧温度场测试系统。根据推进剂燃烧环境的高温瞬变等特点，进行了热电偶的选型；针对实验中多信号高速采集的需求，设计并制作了专用的高速信号采集卡；依据推进剂燃烧过程中涉及到的测试流程、现场控制及数据处理分析等需求，编写了具有多热电偶信号处理、系统状态检测控制、采集卡软硬件驱动及数据分析管理等功能的上位机软件。 正式实验前，对测试平台的关键模块进行了性能检测，验证了系统的可靠性；按照规范的安全实验流程，开展了推进剂的燃烧测试实验；结合部分测试数据，分析了推进剂局部温度场变化与燃速变化的关系，为深入理解推进剂燃烧时的燃速动态变化过程提供了数据支撑。

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