微细孔道内火药燃烧和燃气流动特性研究(2)
2.2.2 影响侵蚀效应的因素 7
2.2.3 侵蚀函数和判别侵蚀的准则 9
2.2.4 侵蚀燃烧的物理模型 10
3 孔道内火药燃烧及燃气流动的一文模型 12
3.1 火药燃气在孔道内流动的基本方程 12
3.1.1 质量方程 12
3.1.2 动量方程 12
3.1.3 能量方程 13
3.1.4 几何燃烧方程 14
3.1.5 燃速方程 14
3.1.6 状态方程 15
3.1.7 几何关系方程 15
3.2 火药燃烧及燃气流动的一文模型 16
4 孔道内燃气流动过程的数值计算 17
4.1 偏微分方程的分类 17
4.1.1 一阶拟线性方程组 17
4.1.2 双曲型方程（组） 19
4.1.3 抛物型方程 20
4.1.4 椭圆型方程 20
4.2 可压缩流动的计算方法 21
4.2.1采用MacCormack格式数值计算 21
4.3 结果分析 23
结论 27
致谢 28
参考文献 29
1 绪论
1.1 研究背景及意义
随着微机电系统技术发展，微型燃烧器在推进器、热光电系统等动力系统领域得到进一步的发展，但燃烧器尺度的减小，也导致了表面积与体积比的增大，燃气和壁面热作用增强，壁面的传热又导致燃烧器热损失的增加，这些都影响了微燃烧器的效率和稳定性，因此微燃烧器壁面温度分布及热损失成为一个亟待解决的问题。
微机电系统（MEMS）重点在于超精密机械的加工，并且涉及微电子、材料、机械学等诸多学科领域。它的学科面扩大到微尺度下物理学的各分支。不同技术不同学科的结合，给了它广阔的创新空间。而MEMS器件突出的特点——小，带来了明显的尺度效应，使得很多在常态下的经典规律在微尺度下难以使用。从而催生了微传热学，微流体力学，微刚体动力学，微静电力学等学科。MEMS技术和燃烧的结合又催生出了一门新的学科微燃烧学。目前，在MEMS技术逐渐成熟的情况下，国内外很多学者都己经开始研究利用燃烧来获取微小能量的器件，其主要的运用在两个方面:一是微小型的化学推力系统;二是微小型的化学热机。
微尺度在毫米或亚毫米的范围。因此，微尺度条件下的燃烧与大尺度下的有相当大的差别，一般情况下的大尺度燃烧，表面积和体积比很小，燃烧时间较长，粘性效应不明显，并且燃烧大多处于紊流状态，而微燃烧器并非是传统燃烧器的简单的尺度按比例缩小，它带来了许多新的问题，如相对表面积增加，热损失增加，粘性效应明显等。这些都会影响燃烧器内部的燃烧。因此，微尺度下燃烧不同于大尺度下的燃烧。
目前，对微尺度条件下发射装药侵蚀燃烧特征的研究很少，缺乏对微尺度条件下侵蚀燃烧过程的清晰认识，这就制约了微细管装药的发展，因此这方面的研究十分必要。
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容
本文则考虑根据火药微细孔道的物理结构及火药燃烧的特点，建立微细孔道内火药燃烧及燃气流动的一文模型，采用数值差分方法完成微细孔道内燃气流动过程的数值计算,编写计算机程序，研究分析比较不同孔道长度、直径、燃气压力及火药燃烧速率等参量对火药内孔燃烧过程的影响。
主要工作如下：
1.推导建立微细孔道内火药燃烧及燃气流动的一文模型