无桨混合机内高塑性流体掺混规律研究

摘要

复合固体推进剂作为固体火箭发动机的动力源，其研究和生产一直都是各军事强国关注的重点，很多成果属核心技术，国内外先进的混合、浇注工艺并无公开报道。 推进剂的混合是生产过程中一个非常重要的环节，西方国家主要采用真空立式混合机进行推进剂的混合，国内推进剂行业绝大部分也采用这种混合机，由于立式混合机叶片与推进剂间存在摩擦，加上近年来推进剂的各项技术指标一再刷新，配方中恶化生产工艺性能和安全性能的超细氧化物不断增加，推进剂生产的危险性增加，安全形势日益严峻。 无桨混合机由于生产过程中不存在桨片的搅拌，大大减少了摩擦，与其他有桨搅拌式混合机相比，混合质量相当，但安全性显著提高，因此，随着航天工业的蓬勃发展，无桨混合机在推进剂的生产中必将占据越来越重要的地位。我国对无桨混合机的研究和设计正起步较晚，目前各项研究正处于起步阶段。 无桨混合机的研究可以分为两个主要部分：无桨混合机理研究和无桨混合浇注一体化工艺技术研究，本文主要针对混合机理的研究进行了药浆流动规律的试验研究。由于国内外关于无桨混合机中药浆流动规律研究的资料很少，我国以前也没有开展过这方面的研究，因此，本文从一些基础的研究开始，对无桨混合机内药浆的流变特性和流动形态变化规律进行了研究。 设计搭建无桨混合机实验台，实现对药浆混合过程的直接观察。搭建药浆重心测试系统和混合转动轴端的振动测试系统，结合观察到的掺混现象通过对比各个阶段药浆的形态和运动形态概括掺混的一般规律。 对药浆黏附层进行运动分析和力平衡分析，得到黏附层脱落的条件。结合定量计算定性分析混合机关键参数对黏附层脱落和掺混的影响，解释掺混实验过程中发现的若干现象。提出改进混合机参数的建议。 本文的工作是无桨混合机设计和研究的基础，为以后的研究奠定了基础。