专利名称：定容燃烧器法燃烧过程中测定实际温度与压强关系的方法
技术领域：
本发明涉及一种定容燃烧器法燃烧过程中测定实际温度与压强关系的方法，属于固体推进剂燃烧性能测量技术领域，用于定容燃烧器自增压条件下燃速测试时确定燃烧器中燃烧燃烧随时间变化关系。
背景技术：
目前测试固体推进剂燃速的方法有靶线法，声发射法和超声波法。靶线法、声发射法和超声波法均是定压下测固体推进剂的平均燃速，一次测试只能测出一个压强点下推进剂燃速，测试压强一般限于15MPa以下，燃速限于35mm/s以下。定容燃烧器法一次测试可测出15 60MPa下各压强点下推进剂燃速，燃速测试范围达300mm/s。目前没有其它单 位开展定容燃烧器法测高压下推进剂燃速研究。定容燃烧器法通过点燃已知密度、燃气摩尔数、定容燃烧温度和几何尺寸的固体推进剂试样，获得燃烧过程中压强随时间的变化曲线(p-t曲线)，在绝热条件下得到p-t曲线(如图I中曲线A)。样品在a点被点火药点燃，燃烧产生的燃气使定容燃烧器的压强不断上升至b点试样燃烧完毕，压强达到最大值。由于定容燃烧器是密闭和绝热的，因此燃烧结束后压强保持不变。相同的固体推进剂试样在钢制的密闭定容燃烧器中点燃，测得的p-t曲线如图I中的曲线B。由于钢的导热性好，试样燃烧过程中燃气通过对流热辐射和导热经燃烧器壁面传热损失的总热量至少是30%以上，因此燃烧器内的真实燃气温度Tg大大低于理论燃烧温度Tv，从曲线B可以看出P-t曲线上每时刻的压强都低于曲线A的。定容燃烧器的传热条件极为复杂，燃烧着的推进剂不断补充热量，这一补充量随时间变化，燃气热量经壁面不断散出是属于三维不稳定传热，目前尚不能通过理论计算取得Tg值。由于所测温度在3000K 4000K范围，且在短时间(约O. 3s)发生快速温度变化，现有热电偶没有如此高的响应，确定定容燃烧器法有散热条件下不同时间的燃气温度就是一个难题。

发明内容
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种定容燃烧器法燃烧过程中测定实际温度与压强关系的方法，用以测定定容燃烧器法有散热条件下不同时间的燃气真实温度。技术方案一种定容燃烧器法燃烧过程中测定实际温度与压强关系的方法，技术特征在于将测试主样按质量η等分划分，针对每一质量等分设计相应的测试模拟辅样，该辅样和主样相应等分燃烧开始和燃烧结束相同；具体步骤如下步骤I :将测试主样按质量η等分划分，从外向内依次为1，2，3…n A1等分为标号I的一层；Ν2等分为标号I和2组成的一层；Ν3等分为标号1、2和3组成的一层；依次类推，Nn为标号1、2、3…η组成的一层；步骤2 :对测试主样的任何一层Ni, i = 1，2，…n，设计相应的测试模拟辅样辅样的质量等于Ni等分质量，辅样厚度为Ni等分厚度的2倍，辅样初始燃面等于Ni等分初始燃面；步骤3 :将各辅样进行定容燃烧器试验，根据各辅样燃烧结束后实测最大压强Pi计算得到各辅样燃烧结束后燃气温度Tpt，此温度等同于主样对应等分燃烧结束后燃气温度；步骤4 :将各辅样的压强Pi和对应的温度Tpt利用最小二乘法拟合成三次多项式 =a^b{I\.-P) + c(P!-Pf +d{pt.-py，其中，P 为各压强点平均值。有益效果 本发明提出的定容燃烧器法燃烧过程中测定实际温度与压强关系的方法，通过实验方法确定定容燃烧器中烧掉的样品质量与其燃气之间的温度对应关系，所得结论可信度高，解决了理论计算不能对实验环境作全面考虑引起误差大的问题。本发明对推进剂连续压强下的燃速测试提供了原理性的支持，具有明确的应用背景。


图I :燃烧过程中压强随时间的变化趋势图2 :测试主样按质量划分η等分示意3 :主样和辅样对应关系图4 :模拟得到的T — P曲线
具体实施例方式现结合附图对本发明作进一步描述在定容燃烧器中点燃几何尺寸、质量(Wp)、燃气平均相对分子质量(Mg)已知的固体推进剂试样。随着燃烧的进行，燃烧器中的燃气压强不断增加，通过压强传感器记录下P-t曲线。假定试样的燃面被同时引燃，且燃烧服从平行层燃烧规律。记录下的p-t曲线上任一时刻t所对应的Pt与该时燃烧掉推进剂量Wpt可表不成下列关系式
权利要求
1.一种定容燃烧器法燃烧过程中测定实际温度与压强关系的方法，其特征在于将测试主样按质量η等分划分，针对每一质量等分设计相应的测试模拟辅样，该辅样和主样相应等分燃烧开始和燃烧结束相同；具体步骤如下 步骤I :将测试主样按质量η等分划分，从外向内依次为1，2，3…η 等分为标号I的一层；Ν2等分为标号I和2组成的一层；Ν3等分为标号1、2和3组成的一层；依次类推，Nn为标号1、2、3…η组成的一层；步骤2 :对测试主样的任何一层Ni, i = 1，2，…n，设计相应的测试模拟辅样辅样的质量等于Ni等分质量，辅样厚度为Ni等分厚度的2倍，辅样初始燃面等于Ni等分初始燃面；步骤3 :将各辅样进行定容燃烧器试验，根据各辅样燃烧结束后实测最大压强Pi计算得到各辅样燃烧结束后燃气温度Tpt，此温度等同于主样对应等分燃烧结束后燃气温度；步骤4:将各辅样的压强Pi和对应的温度Tpt利用最小二乘法拟合成多项式Tpt + KPtn-P) + c(Pm -Pf +CiiPtn-Pf，其中，为各压强点平均值。
全文摘要
本发明涉及一种定容燃烧器法燃烧过程中测定实际温度与压强关系的方法，技术特征在于将测试主样按质量n等分划分，对测试主样的任何一层Ni，设计相应的测试模拟辅样辅样的质量等于Ni等分质量，辅样厚度为Ni等分厚度的2倍，辅样初始燃面等于Ni等分初始燃面；将各辅样进行定容燃烧器试验，根据各辅样燃烧结束后实测最大压强计算得到各辅样燃烧结束后燃气温度，此温度等同于主样对应等分燃烧结束后燃气温度；将各辅样的压强和对应的温度利用最小二乘法拟合成多项式得到实际温度与压强关系。通过实验方法确定定容燃烧器中烧掉的样品质量与其燃气之间的温度对应关系，所得结论可信度高，解决了理论计算不能对实验环境作全面考虑引起误差大的问题。
文档编号G01N7/06GK102967526SQ20121049991
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者李葆萱 申请人:西北工业大学