1。2 国内外研究现状

1。3    本文研究内容及手段

本课题针对烟火式气体发生器过滤器内流动与降温特性问题，对高温气体的流动过程进 行数值仿真研究，揭示金属纤维过滤器内高温气体的流动与降温特性，从而为烟火式气体发 生器的研究提供理 论 指导。主要研究内容如下：

(1)分别建立单金属纤维、双金属纤维以及多金属纤维绕流模型，数值模拟不同结构绕流 的降温与流动过程；

(2)建立烟火式气体发生器简化物理模型，在不考虑金属纤维壁面传热的条件下，开展过 滤器内流动与降温过程的数值模拟研究；

(3)考虑金属纤维壁面传热，采用数值模拟方法讨论过滤器结构及纤维传热对过滤器内流 动与降温的影响。

本文采用的研究手段有：

(1)针对发生器内流动特性和降温效果等实际问题，建立简化物理模型;

(2)基于 CAD 软件绘制相应几何计算 模 型，通过 Gambit 对计算模型进行网 格划分; (3)应用 FLUENT 软件对气体在数值模型内的流动与降温过程进行模拟仿真，并讨论不同

条件下过滤器内的流动与降温特性；

(4)最后利用 Tecplot 和 Origin 软件进行后处理。

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2 过滤器内流动与降温过程的数学物理模型

2。1 物理模型

2。1。1 气体发生器物理模型

烟火式气体发生器主要由上下壳体、燃烧室、点火 具、气体发生剂、 过 滤器等组成， 其物理模型如图 2。1 所示，简化模型如图 2。2 所示。点火信号触发点火 具以输出火焰点燃点 火药，点 火 药燃烧产生的气体由引火孔喷出到燃烧室内，从而引燃气体发生剂，快速产生 大量高温高压燃气。高温燃气由内出 气孔流入过滤器，经过滤器的 冷 却降温作用，经外出气 孔喷出[20]。本文针对过滤器内的流动及降温过程开展研究。文献综述

图 2。1 气体发生器结构示意图

图 2。2 气体发生器简化模型示意图

2。1。2 气体发生器结构设计

气体发生器由于其安装及使用位置的特殊性，一般要求体积非常小。通常情况下，气体 发生器的高度约在 20-50mm 范围内，外出气孔的直径大约在 5-8mm，内出气孔直径约在 3-4mm 左右[21]。标准储气罐充气测试方法是气体发生器研究过程的标准研究手段之一，因此 本文基于标准储气罐充气测试方法对烟火式气体发生器过滤器流动及降温特性开展数值研

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究。为使数值模拟结果更接近实际情况，使本文对烟火式气体发生器降温降压特性的相关研 究具有更重要的指导意义，本文模拟模型各部分参数如表 2。1 所示。

表 2。1 烟火式气体发生器数值模型参数来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

参数 数值 参数 数值

标准储气罐体积/ dm3 60 金属纤维半径 R /mm 0。8

过滤器长 L1 /mm 24 过滤器入口 L3 /mm