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基于CFD-DEM算法的固体火箭发动机气-固两相流模拟

Study of Gas-Particle Flow in Solid Rocket Motor Based on Computational Fluid Method-Discrete Element Method

作     者:杨文婧 匡亮 褚开维 刘佩进 YANG Wen-jing;KUANG Liang;CHU Kai-wei;LIU Pei-jin

作者机构:西北工业大学航天学院燃烧、流动和热结构国家级重点实验室陕西西安710072 蒙纳士大学化工学院ARE颗粒仿真技术研究中心维多利亚州3800澳大利亚 

出 版 物:《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期:2019年第40卷第7期

页      面:1546-1553页

核心收录:

学科分类:080703[工学-动力机械及工程] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 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] 

基  金:国家自然科学基金(2017KA020122) 中央高校基本科研业务费(3102017ZY003) 

主  题:固体火箭发动机 离散元方法 气固两相流 数值模拟 

摘      要:针对固体火箭发动机中含金属推进体系中颗粒冲刷烧蚀及推力两相流损失的难题,基于连续相-离散元(CFD-DEM)耦合模型,考虑颗粒间的碰撞力与非碰撞力以及颗粒-气流作用力等,对固体发动机中气-固两相流进行了数值模拟研究。研究结果表明,相比于传统的双流体模型及轨道法,CFD-DEM能提供更丰富的粒子尺度信息包括粒子的运动轨迹、颗粒间的碰撞、颗粒受力情况等等;以及粒子相与气相相互作用过程,粒子相与壁面相互作用等。粒子的碰撞在喷管收敛段壁面、喉部区域以及喷管扩张段中心区域发生,与壁面的碰撞在收敛段壁面位置,且颗粒在该区域角速度较大,气相-颗粒曳力最大值出现在气相加速区域。单个粒子尺度的流场数据为固体发动机气固两相流流场的认识提供了更加丰富的信息,并为粒子聚集聚合及对烧蚀层冲刷等提供研究基础。

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