[发明专利]一种固体推进剂燃速测试用靶线尺寸的确定方法

摘要

本发明公开了一种固体推进剂燃速测试用靶线尺寸的确定方法。在靶线法燃速测试过程中，靶线尺寸的选择直接关系到系统的计时误差和实验操作可靠性。本发明以燃速测试过程中靶线的熔断过程为基础，采用传热学公式描述靶线与燃气之间的对流传热过程，并通过公式求解获得满足计时准确性要求的最大靶线直径，从而形成燃速测试用靶线尺寸的确定方法。本发明弥补了当前靶线尺寸通过经验进行确定的不足，对提高靶线计时精度、增加实验操作可靠性、提高燃速测试标准化程度等皆有重要意义。

主权项

一种固体推进剂燃速测试用靶线尺寸的确定方法，其特征在于步骤如下：步骤1：设靶线体积为V，表面积为A，初始温度为T0，推进剂燃气温度为T∞，T∞＞T0，靶线与流体间的表面换热系数为h，靶线的比热容为c，靶线的密度为ρ，应用集中参数法可得到靶线温度随时间的变化关系；初始时刻到某一瞬间为止的时间间隔内，靶线的瞬时热流量Φ=ρcVdTdτ=hA(T∞-T0)...(a)]]>引入过余温度θ＝T∞‑T，则式(a)变为ρcVdθdτ=hAθ...(b)]]>以过余温度表示的初始条件为θ(0)＝T∞‑T0………………………………(c)将式(b)分离变量，得dθθ=hAρcVdτ...(d)]]>将式(d)对τ从0到τ积分，有∫θ0θdθθ=∫0τhAρcVdτ]]>lnθθ0=hAρcVτ]]>T∞-TT∞-T0=θθ0=exp(hAρcVτ)]]>步骤2：将已穿靶线和点火线的推进剂药条安装至密封燃烧器中，开启恒压系统并点燃推进剂药条，当燃面退移至靶线处时，靶线与燃气之间通过对流传热进行热量交换，燃气沿着垂直于靶线轴线的方向流过靶线表面，通过外部强制对流传热的实验关联式确定表面换热系数h，其中Nu数通过邱吉尔与朋斯登准则式确定：Nu=0.3+0.62Re1/2Pr1/3[1+(0.4/Pr)2/3]1/4[1+(Re282000)5/8]4/5]]>Re为雷诺数，Pr为普朗特数，λf为流体导热系数，d为靶线直径；步骤3：在确定靶线的尺寸时，若计时准确度要求靶线的熔断时间不大于[τ]，则假设一个靶线直径，再根据药条尺寸确定埋入到药条内靶线的长度，根据数学模型计算出熔断时间τ，若τ＝[τ]，则靶线直径满足使用要求；若τ<[τ]，则逐步加大靶线直径，最终使τ＝[τ]；若τ<[τ]，则逐步减小靶线直径，最终使τ＝[τ]。