固体火箭发动机侵蚀燃烧非稳态过程的数值模拟

作     者：唐必顺 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈军;封峰

授予年度：2014年

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] 

主      题：固体火箭发动机 侵蚀燃烧效应 动网格 数值模拟 

摘      要：侵蚀燃烧效应对固体火箭发动机的性能影响很大,自1927年***首次明确提出固体推进剂侵蚀燃烧以来,研究推进剂侵蚀燃烧特性并控制推进剂的侵蚀效应一直是固体火箭发动机领域的重要课题。为此,本文主要内容给出如下： (1)固体火箭发动机点火具的破膜过程是一个强烈非稳态过程,对发动机的影响很大,但是一直被忽视,特别是对点火阶段的侵蚀燃烧效应。应用Fluent计算软件,使用UDF接口,对自由装填药柱发动机模型的点火过程中点火具破膜过程进行了数值模拟,并得到了压强-时间曲线与实验结果较吻合,详细分析了破膜过程引起的发动机内流场的流动特性,对点火的认识和点火具的设计具有借鉴意义。 (2)为了进一步研究固体火箭发动机侵蚀燃烧效应,使用Fluent计算软件和UDF接口,采用Zeldovich-Novozhilov方程,耦合移动边界,使用动网格技术求解燃面退移非线性问题,对二维轴对称内孔装药固体火箭发动机进行了侵蚀燃烧的数值模拟,较准确地得到了内流场的细节和燃面退移图像,动态分析了侵蚀比和燃气通道直径的变化情况。这一研究对该类型发动机工程上的设计有着参考作用,对该类型发动机的试验也具有参考价值。