基于浸入式边界方法的SRM燃面退移与流场耦合数值模拟

发布时间：2023-04-06 22:47

　　固体火箭发动机具有结构简单、机动性强、可靠性高等优点,无论在战术或战略导弹领域上都有着巨大的应用前景。固体火箭发动机内流场参数是判断发动机装药燃烧性能与发动机外形设计等多种指标的重要参考依据,受到国内外学者们的广泛关注。目前发动机燃烧室内流场模拟以准稳态工况居多,发动机工作过程中,燃面不断退移,会对固体火箭发动机的内流场产生影响,采用燃面退移与内流场耦合的固体火箭发动机内流场数值模拟会使得计算结果与实际情况更加接近。本文回顾了界面捕捉与浸入式边界的发展流程,选择CLSVOF方法作为界面捕捉的实施方法,选择离散浸入式边界法为界面流场处理方法。本文以OpenFOAM为计算平台,利用经典后台阶模型,验证了不可压离散浸入式边界法在OpenFOAM平台的适用性,并为算法改进打下基础。本文通过修改计算求解器,对不可压离散浸入式边界进行改进,将算法改进为可压离散浸入式边界法。将CLSVOF方法与可压离散浸入式边界方法耦合,利用fvOptions框架实现浸入式边界源项在计算平台上的通用化。利用经典圆柱绕流算例,验证改进的算法的可行性。通过再次修改求解器,实现浸入式边界的移动,创建加质边界,对发动机内燃...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 药柱燃面燃烧国内外研究现状
    1.3 浸入式边界研究现状
        1.3.1 浸入式边界研究方法现状
        1.3.2 浸入式边界法应用现状
    1.4 本文的主要内容
第2章 不可压缩流动浸入式边界算法
    2.1 浸入式边界计算方法
        2.1.1 浸入式边界的基本处理方法
        2.1.2 不可压缩流控制方程
        2.1.3 浸入式边界界面插值方法
    2.2 OpenFOAM简介
        2.2.1 应用和库
        2.2.2 OpenFOAM的计算流程
        2.2.3 扩展性方程
        2.2.4 离散方法
    2.3 浸入式边界在OpenFOAM的实施
        2.3.1 浸入式边界在OpenFOAM的算法
        2.3.2 后台阶不可压缩流
    2.4 本章小结
第3章 不可压缩流动浸入式边界算法改进
    3.1 可压缩流动浸入式边界
    3.2 CLSVOF算法基本原理
    3.3 浸入式边界耦合CLSVOF算法
    3.4 fvOptions框架
        3.4.1 fvOptions框架类型分析
        3.4.2 浸入式边界在fvOptions的应用
    3.5 可压缩浸入式边界实施
        3.5.1 可压缩浸入式边界算法
        3.5.2 超音速圆柱绕流算例
        3.5.3 算例结果分析
    3.6 本章小结
第4章 SRM界面退移流场计算
    4.1 浸入式边界加质界面
        4.1.1 燃面计算方法
        4.1.2 浸入式边界移动与加质方法
    4.2 二维内燃SRM装药退移流场计算
        4.2.1 BATES发动机模型简介
        4.2.2 BATES发动机模型结构与初始参数
        4.2.3 BATES发动机计算结果分析
    4.3 二维端燃SRM装药退移流场计算
        4.3.1 端燃装药发动机模型结构与初始参数
        4.3.2 端燃装药发动机计算结果分析
    4.4 本章小结
第5章 分段式装药发动机流场计算
    5.1 LP6分段式装药发动机模型简介
    5.2 LP6发动机模型结构与初始参数
    5.3 LP6发动机计算结果分析
    5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢



本文编号：3784563