[发明专利]一种HTPE型固体发动机烤燃数值模拟计算方法

权利要求书

1.一种HTPE型固体发动机烤燃数值模拟计算方法，其特征在于通过下述方式实现：

(1)对试验件开展烤燃试验，测量试验件内部不同位置的温度变化历程，获得T-t关系曲线；步骤(1)中测量试验件内部不同位置的温度变化历程通过下述方式实现：

(1.1)将定位装置与烤燃试验弹壳体进行装配，装配后浇注推进剂；

所述的定位装置包括定位杆、下托、底座；所述底座作为烤燃试验弹浇注时的下端端盖，其上设置与下托外形一致的安装孔，所述下托用于固定定位杆并放置在所述的安装孔内，定位杆高于下托部分的长度与测温位置高度一致，所述定位杆与测温热电偶直径一致；浇注前，将底座与烤燃试验弹壳体固定，并托住下托；

(1.2)推进剂固化后，脱模即脱除所述的定位装置；

(1.3)拧紧带孔的顶盖，从顶盖的孔插入测温热电偶，所述的顶盖的孔与药柱中预留的孔对应；利用测温热电偶测量烤燃试验过程中试验件内温度变化历程；

(2)测量固体推进剂样品在不同升温速率下的DSC-TG曲线，根据推进剂在不同升温速率下的DSC-TG曲线峰温，计算固体推进剂样品的热分解动力学参数，即活化能E_a与指前因子A的值；升温速率为在2～20℃/min范围内选取3～5个不同速率；

(3)测试固体推进剂样品与绝热层在不同温度下的比热容C与热导率λ，对固体推进剂样品比热容C与热导率λ随温度的变化关系进行拟合，分别获得固体推进剂与绝热层C-T与λ-T的多项式表达式；不同温度针对固体推进剂样品，推进剂测试温度为响应温度前30℃选取3～5个点；绝热层测试温度为响应温度前选取3～5个点；

(4)测试固体推进剂样品与绝热层的密度ρ值；

(5)在真空定容条件下测试获得固体推进剂样品的分解热Q值；

(6)利用步骤(2)到步骤(5)中所获参数，对试验件烤燃过程进行数值模拟计算，根据步骤(1)中所获的试验件慢速烤燃试验过程中的T-t曲线修正E_a与A值，使数值模拟计算与试验的响应时间、响应温度以及各测温点的T-t曲线吻合，获得修正的固体推进剂热分解反应动力学参数E_a’与A’值；

(7)将步骤(3)到步骤(5)中所获固体推进剂与绝热层的物理化学参数，以及步骤(6)中修正的固体推进剂热分解反应动力学参数E_a’与A’值应用于固体发动机烤燃数值模拟，获得固体发动机烤燃过程中内部温度场分布情况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的试验件为与全尺寸发动机同量级的小型试验件；所述的小型试验件为QJ20152-2012和QJ20153-2012中规定的标准试验弹。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的底座上设置圆形凹槽，凹槽直径与烤燃试验弹壳体外径一致，凹槽内设置安装孔。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的安装孔为圆孔，所述的下托为中间带有螺纹孔的圆柱，圆柱直径与所述圆孔直径一致，圆柱高度与底座凹槽内厚度一致。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：所述安装孔的位置和数量与所需测温点位置和数量一致。

6.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于：所述的底座为方形底座，方形底座对角线的中心作为凹槽圆心，以该中心作为圆心加工安装孔，该安装孔为测温中心位置。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中通过Kissinger法计算试样的热分解动力学参数，即获得公式中活化能E_a，J·mol^-1，与指前因子A的值，s^-1；其中，β为升温速率，K·min^-1；T_max为最大热分解温度，K；R为通用气体常数。