结构边界受扰动下翼柱与环槽型固体火箭发动机燃烧室压力振荡特性研究

作     者：陈林君 曹军 程书 石钦 明爽 郜冶 侯凯宇 CHEN Linjun;CAO Jun;CHENG Shu;SHI Qin;MING Shuang;GAO Ye;HOU Kaiyu

作者机构：中国航天科技集团有限公司四院四十一所西安710025 中国航天科技集团有限公司第四研究院西安710025 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150000 上海航天技术研究院上海201100 

出 版 物：《固体火箭技术》 (Journal of Solid Rocket Technology)

年 卷 期：2023年第46卷第1期

页      面：67-78页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主　　题：不稳定燃烧 压力振荡 振荡流场 结构边界扰动 固体火箭发动机 

摘      要：为研究固体火箭发动机结构振动和燃烧室压力振荡耦合作用下的不稳定燃烧现象,通过考虑结构振动对推进剂燃速的影响,将结构振动和压力振荡进行耦合。使用数值方法研究了两种典型装药(翼柱和环槽型装药)的固体火箭发动机在结构边界受扰动作用下的燃烧室内的压力振荡特性。计算结果表明,在结构脉冲加速度载荷的激励下,燃烧室中产生的压强振荡以一阶声频为主,发动机结构振动也表现出相似的特性。发动机结构的呼吸模态频率同燃烧室声模态频率的相接近会导致自激振荡现象的发生,从而大幅增强压力和结构振动的幅度。因而避免燃烧室声频同结构呼吸模态频率相接近,可以抑制不稳定燃烧现象的发生。此外,燃烧室的特殊几何结构可以对压力振荡起到明显的阻尼作用。使用环向开槽结构替代翼柱结构可以明显提高燃烧室的稳定性。