固体火箭发动机摆动喷管两相流场与性能分析

发布时间：2021-08-04 10:19

　　为研究固体火箭发动机燃气流对摆动喷管性能的影响规律,运用离散相模型对摆动喷管内复杂三维两相流动进行数值仿真,重点分析了不同摆角下凝相粒子浓度与粒径的影响。结果表明,喷管有无摆动时,喷管效率均随粒子浓度和粒径的增大而下降,推力系数随粒子浓度增大而增大;无摆动时,推力系数不随粒径变化,摆动5°后,随粒径增大而下降。此外,小粒径粒子可增强矢量特性,而大粒径粒子抑制了喷管矢量特性。 

【文章来源】：弹箭与制导学报. 2020,40(02)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

柔性喷管结构示意图

采用Fluent软件进行数值仿真,其中气相方程使用有限体积法离散,无黏对流通量采用Roe平均方式进行MUSCL插值,黏性通量采用二阶迎风格式进行离散,时间推进采用隐式格式,湍流黏度采用Realizable k-ε模型。计算中所用的气相边界条件有压强入口边界、压强出口边界、对称边界以及绝热固壁边界。考虑到燃气凝相的体积分数远小于气相的体积分数,利用离散相模型计算凝相粒子轨迹,忽略凝相粒子之间的碰撞、破碎等作用,并假设燃气凝相与气相仅存在阻力和对流换热,同时凝相粒子与壁面之间为弹性碰撞,无质量与能量交换。为使凝相粒子在入口均匀喷射,采用面射流源投放方式,入口处凝相粒子流速、温度与当地气相参数相同。凝相粒子选用Rosin-Rammler分布,其粒径d与直径大于d的颗粒质量分数wd关系为:

式(2)～式(4)中:F、Fx与Fy分别为喷管产生的合力、轴向推力及摆动产生的侧向力,可由喷管壁面压强积分得出;比冲Isp为推力与燃气质量流量(包括凝相与气相流量)之比;I0sp为纯气相条件下,理想喷管的理论比冲[10]。3 结果与分析

【参考文献】：
期刊论文
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[8]过载条件下固体发动机内流场数值模拟[J]. 何国强,王国辉,蔡体敏,阮崇智,王富春.  推进技术. 2002(03)
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[10]固体火箭发动机凝聚相微粒分布研究现状[J]. 张宏安,叶定友,侯晓.  固体火箭技术. 2000(03)

硕士论文
[1]固体火箭发动机两相流计算模型分析与比较[D]. 武利敏.哈尔滨工程大学 2007
[2]固体火箭发动机两相流特性研究[D]. 张旭.哈尔滨工程大学 2006
[3]固体火箭发动机气—固两相流的数值模拟[D]. 杨丹.哈尔滨工程大学 2006



本文编号：3321522