一种基于压板结构的降低药柱气孔率的浇注方法技术

本发明专利技术公开了一种基于压板结构的降低药柱气孔率的浇注方法，步骤如下：S1：根据流态推进剂的流变性能，选择三种非牛顿流体本构模型构建竞争模型集合；S2：在所述竞争模型集合中，通过贝叶斯方法确定出最优的流态推进剂本构模型；S3：对所述最优的流态推进剂本构模型中的参数进行修正，确定出修正后的流态推进剂本构模型；S4：利用所述修正后的流态推进剂本构模型对插芯浇注过程进行模拟。本发明专利技术的实施可得出使芯模带入的空气完全排出的设计结果，从而降低发动机药柱内部的气孔率，保证插芯质量，同时还可以为实现插芯自动化奠定基础，也能减少工作人员的劳动力，消除工人手法差异性引起产品质量的问题。

A pouring method based on the structure of pressing plate to reduce the porosity of grain

【技术实现步骤摘要】
一种基于压板结构的降低药柱气孔率的浇注方法
本专利技术涉及固体火箭发动机药柱浇注成型工艺
，尤其涉及一种基于压板结构的降低药柱气孔率的浇注方法。
技术介绍
固体火箭发动机的插芯浇注又称先浇注后插芯，是指先在发动机燃烧室内浇入推进剂药浆，然后再将芯摸插入发动机燃烧室内的药柱成型方法。对于结构较简单的小型发动机来说，当芯模最大直径与发动机浇注直径相近，带着芯模实施真空浇注有一定难度时，插芯浇注方法是一种有效的药柱浇注成型方法。某小型固体火箭发动机在实际生产过程中，其装药生产采用插芯浇注的生产工艺，但生产过程中有时会产生气孔，造成药柱缺陷，影响发动机的正常使用机能。关于气孔出现的原因有多种：推进剂药浆混料过程会从空气中吸收水分混入药浆，或者混好的药浆在翻倒入浇注装置时可能裹进气体，产生气孔。通过抽真空和花板浇注方法能够解决这些影响因素带来的夹气问题。但在插芯过程中夹气的产生，是造成药柱气孔更主要的原因。插芯是在卸真空情况下进行，在插芯过程中，芯模以一定的速度插入推进剂药浆的同时会带入一些空气，从而形成药柱气孔。为解决这个问题，有研究者考虑采用真空插芯工艺等解决办法，但需要进行较复杂的工艺改进设计并且制造较复杂的配套装备。在实际生产中，某企业对于后插芯引起夹气现象的解决办法是在插芯过程中人工用手按压住药浆端部，但由于不同员工的经验手法不一样，插芯不能保证统一质量，因此不能有效地防止夹气现象。
技术实现思路
专利技术目的：针对因插芯浇注装药工艺产生的固体火箭发动机的药柱气孔缺陷问题，本专利技术提出一种基于压板结构的降低药柱气孔率的浇注方法。技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于压板结构的降低药柱气孔率的浇注方法，所述浇注方法具体包括如下步骤：S1：根据流态推进剂的流变性能，选择三种非牛顿流体本构模型构建竞争模型集合；S2：在所述竞争模型集合中，通过贝叶斯方法确定出最优的流态推进剂本构模型；S3：对所述最优的流态推进剂本构模型中的参数进行修正，确定出修正后的流态推进剂本构模型；S4：利用所述修正后的流态推进剂本构模型对插芯浇注过程进行模拟。进一步地讲，所述竞争模型集合包括有幂律模型、Carreau模型和Cross模型。进一步地讲，所述幂律模型的本构方程具体为：η'＝k·γn′-1其中：η'为幂律模型的本构方程，k为稠度系数，γ为剪切速率，n'为流体的流变指数。进一步地讲，所述Carreau模型的本构方程具体为：其中：η”为Carreau模型的本构方程，η∞为无穷剪切粘度，η0为零剪切粘度，λ为松弛时间，γ为剪切速率，n”为幂律指数。进一步地讲，所述Cross模型的本构方程具体为：其中：η”为Cross模型的本构方程，η0为零剪切粘度，λ为松弛时间，γ为剪切速率，n”为幂律指数。进一步地讲，在所述步骤S2中，通过所述贝叶斯方法确定出最优的流态推进剂本构模型，具体如下：S2.1：将所述竞争模型集合中每个本构模型的先验分布均设置为均匀分布；S2.2：获取所述竞争模型集合中每个本构模型对应的对数似然函数值，所述对数似然函数值的计算公式，具体为：其中：p(x1,…,xn)为对数似然函数值，n为样本的个数，σ为粘度标准差，xi为第i个样本的粘度值，u为粘度均差；S2.3：根据所述每个本构模型对应的对数似然函数值，获取每个所述本构模型的贝叶斯适用概率，所述贝叶斯适用概率的计算公式，具体为：其中：p″j为第j个本构模型的适用概率，p'j为第j个本构模型的先验概率，为样本的对数似然函数值；S2.4：对每个所述本构模型的贝叶斯适用概率进行归一化处理，并将所有所述归一化后的本构模型的贝叶斯适用概率进行比较，选出所述贝叶斯适用概率的最大值，所述最大贝叶斯适用概率对应的本构模型即为最优的流态推进剂本构模型。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益技术效果：本专利技术的浇注方法利用流体力学分析软件ANSYSFLUENT，在分析当芯模以8mm/s的速度进入发动机燃烧室内部的前提下，考虑无压板、不同的压板与芯模之间最小间隙，结合不同芯模形状对模拟计算中的空气流场的体积分布和流场全域的速度场的影响，从计算数据中得出插芯过程中推进剂内气孔形成的原因、相同的间隙下燃烧室内空气的体积分布随着芯模下降深度的变化、不同芯模形状对燃烧室内空气的体积分布的影响等规律，合理的匹配压板与芯模间的最小间隙值、芯模形状、插芯速度等影响药浆内气孔率的因素，能得出使芯模带入的空气完全排出的设计结果，从而降低发动机药柱内部气孔率，保证插芯质量，同时还为实现插芯自动化奠定基础，也能减少工作人员的劳动力，消除工人手法差异性引起产品质量的问题。附图说明图1是本专利技术浇注方法的流程示意图；图2是本专利技术幂律模型中时间与稠度系数的关系图；图3是本专利技术芯模翼型的横截面形状示意图；图4是本专利技术芯模-压板-发动机燃烧室-计算域几何模型图；图5是本专利技术芯模-压板-发动机燃烧室-计算域几何模型网格划分图；图6是本专利技术无压板时，芯模进入壳体27mm的体积分数分布图与流体速度分布图；图7是本专利技术间隙为2mm时，芯模进入壳体4mm的体积分数分布图；图8是本专利技术间隙为2mm时，芯模进入壳体18mm的体积分数分布图；图9是本专利技术间隙为2mm时，芯模进入壳体29mm的体积分数分布图；图10是本专利技术不同间隙下壳体内部空气含量随芯模下降深度的变化图；图11是本专利技术圆柱芯模进入壳体29mm的体积分数分布图；图12是本专利技术直锥芯模进入壳体29mm的体积分数分布图；图13是本专利技术不同芯模形状下壳体内部空气含量随芯模下降深度的变化图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。实施例1参考图1，本实施例提供了一种基于压板结构的降低药柱气孔率的浇注方法，该浇注方法具体包括如下步骤：步骤S1：根据流态推进剂的流变性能，选择三种非牛顿流体本构模型构建竞争模型集合。该竞争模型集合包括有幂律模型、Carreau模型和Cross模型。具体地讲，幂律模型的本构方程具体为：η'＝k·γn′-1其中：η'为幂律模型的本构方程，k为稠度系数，γ为剪切速率，n'为流体的流变指数。在本实施例中，稠度系数k的取值范围为：1400Pa·sn-3200Pa·sn，流体的流变指数n'的取值范围为：0.5-0.8。Carreau模型的本构方程具体为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于压板结构的降低药柱气孔率的浇注方法，其特征在于，所述浇注方法具体包括如下步骤：/nS1：根据流态推进剂的流变性能，选择三种非牛顿流体本构模型构建竞争模型集合；/nS2：在所述竞争模型集合中，通过贝叶斯方法确定出最优的流态推进剂本构模型；/nS3：对所述最优的流态推进剂本构模型中的参数进行修正，确定出修正后的流态推进剂本构模型；/nS4：利用所述修正后的流态推进剂本构模型对插芯浇注过程进行模拟。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于压板结构的降低药柱气孔率的浇注方法，其特征在于，所述浇注方法具体包括如下步骤：
S1：根据流态推进剂的流变性能，选择三种非牛顿流体本构模型构建竞争模型集合；
S2：在所述竞争模型集合中，通过贝叶斯方法确定出最优的流态推进剂本构模型；
S3：对所述最优的流态推进剂本构模型中的参数进行修正，确定出修正后的流态推进剂本构模型；
S4：利用所述修正后的流态推进剂本构模型对插芯浇注过程进行模拟。


2.根据权利要求1所述的一种基于压板结构的降低药柱气孔率的浇注方法，其特征在于，所述竞争模型集合包括有幂律模型、Carreau模型和Cross模型。


3.根据权利要求2所述的一种基于压板结构的降低药柱气孔率的浇注方法，其特征在于，所述幂律模型的本构方程具体为：
η'＝k·γn′-1
其中：η'为幂律模型的本构方程，k为稠度系数，γ为剪切速率，n'为流体的流变指数。


4.根据权利要求2所述的一种基于压板结构的降低药柱气孔率的浇注方法，其特征在于，所述Carreau模型的本构方程具体为：



其中：η”为Carreau模型的本构方程，η∞为无穷剪切粘度，η0为零剪切粘度，λ为松弛时间，γ为剪切速率，n”为幂律指数。


5.根据权利要求2所述的一种基于压板结构的降...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔昭霞，车航，侯磊，李建军，刘江，徐永祥，杨涛，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：内蒙;15