固体火箭发动机点火瞬态内流场计算模型分析

应用FLUENT流体计算软件,采用UDF接口编程进行二次开发,用侧壁加质的方法模拟燃烧室加质,对带有翼槽的固体火箭发动机内流场进行了数值模拟,比较了不同计算模型下的仿真结果。计算结果表明,考虑了翼槽结构对点火瞬态过程的火焰传播速度影响的计算模型更加符合实测值。     

含装药缺陷固体火箭发动机点火瞬态内流场数值分析

应用FLUENT流体计算软件,用UDF接口编程进行二次开发,采用加源项的方法模拟燃烧室的加质,对固体火箭发动机内流场进行了数值模拟．采用结构化和非结构化网格,将四面体网格合成多面体网格从而提高计算精度,节省计算资源．主要分析了裂纹内的流动规律及裂纹对发动机主流场的影响．计算结果表明,当不考虑裂纹扩展时,裂纹的存在对发动机主流场的影响较小,裂纹的燃烧形成明显的射流;裂纹的燃烧增加了燃面面积,增大了升压梯度,缩短了点火时间．     

阶梯装药固体火箭发动机点火内流场特性研究

针对两节阶梯装药在火箭弹中的应用,对该类型固体火箭发动机点火内流场特性进行数值模拟。运用FLUENT软件进行二维轴对称非定常数值分析,通过UDF编程,采用表面单元格临界点火准则实现推进剂表面不同部位单元格的燃气加质,计算得到了前后燃烧室的不同部位压力分布及变化情况和点火器喷孔附近的激波传递情况。研究结果表明,该方法能够较好的预示点火内流场的特性,可以为阶梯装药发动机的点火性能研究和点火设计提供理论依据。     

固体火箭发动机瞬态内流场数值仿真

利用FLUENT的用户自定义函数定义固体推进剂燃面的边界移动和燃面的质量添加,考虑压力和流速对侵蚀效应的影响,对内孔燃烧固体火箭发动机的瞬态内流场进行了研究。采用标准kε湍流模型,隐式耦合算法计算了喷管和燃烧室一体化内流场。得到了内弹道各参数随时间变化和空间分布情况、装药动态燃烧过程,以及侵蚀效应对发动机燃烧室压力分布和固体火箭发动机工作过程的影响。     

固体火箭发动机水下点火两相流流场瞬态数值分析

用FLUENT软件,使用VOF模型对固体火箭发动机水下点火过程的气液两相流场进行了瞬态数值求解,对燃气泡的发展过程、喷管中燃气的流动过程等进行了分析,并与发动机在大气中工作时的流场结构进行了比较。研究表明燃气通道存在周期性的径缩现象,燃气激波结构被压力震荡破坏,与在大气中工作时的流场结构存在较为明显的差距。     

含装药裂纹固体火箭发动机点火过程内流场数值模拟

基于裂纹流场与发动机内流场的耦合作用机理,利用裂纹出口流场参数来计算裂纹向燃烧室流场喷射质量流率的方法,对含装药裂纹固体火箭发动机点火过程的内流场进行了数值模拟,得到了内流场的分布情况,通过分析计算结果,总结出不同位置、不同几何尺寸的裂纹对发动机内流场的影响规律.     

固体火箭发动机大尺度多相内流场的大涡模拟

使用大涡模拟方法对含有铝液滴和氧化物烟雾的固体火箭发动机复杂多相湍流流场进行了数值模拟研究。在大涡模拟中使用Smagorinsky涡黏模型计算亚格子尺度应力张量。拉格朗日方法被用来实时跟踪铝液滴在流场中的位置和速度,同时采用平衡欧拉近似方法计算烟雾的速度场．并利用这个速度场求解描述烟雾浓度的对流扩散方程。最后,使用该计算模型对某型SRM进行了数值模拟．结果给出了正确的流场结构．显示出计算模型的正确性。     

一种脉冲固体火箭发动机内流场数值分析

为了研究隔离装置对脉冲固体火箭发动机的影响,文中建立了数值计算模型,针对三种隔离装置方案,进行了二、三脉冲工作状态下的三维内流场数值仿真,给出了流场物理参数分布并与试验结果验证。计算分析了隔离装置的开孔结构型式对燃烧室和隔离装置绝热层烧蚀的影响,提出了应采取的措施,计算结果可为脉冲固体火箭发动机隔离装置优化设计提供参考。     

基于水平集函数的固体火箭发动机瞬态内流场模拟方法研究

针对固体火箭发动机装药燃面退移下的瞬态内流场模拟方法进行研究,采用水平集方法捕获发动机工作过程中的装药燃面,多孔介质模型约束装药区域的流动特性,建立了一种可以准确模拟发动机内流场瞬态流动的水平集和多孔介质耦合方法（LSPM）。采用该方法对有壁面退移的圆管通道流动问题进行了计算,对短内燃管形装药和复杂翼柱形装药发动机进行了模拟。研究结果表明：LSPM计算结果与动网格方法吻合较好,可以较好地处理有界面退移的加质流动问题;LSPM压力和燃面的计算结果与零维内弹道结果基本一致,可以准确计算装药燃面退移下的发动机瞬态内流场。     

阶梯装药火箭发动机点火升压瞬态波动特性

在火箭发动机点火升压瞬态过程中,内流场的压强和温度波动特性在很大程度上影响着推进剂装药燃烧的安全与稳定。针对阶梯装药火箭发动机的特殊装药结构形式,对其在点火升压瞬态过程中的压强和温度波动特性进行研究,通过设置不同的观测点,对前后燃烧室内外通道不同位置出现的波动特性进行对比分析,并且得到在点火升压过程中各点的压强和温度分布及变化情况,为阶梯装药发动机的装药抗热冲击性设计与分析提供参考。     

过载状态下固体火箭发动机内流场数值计算

考虑发动机燃烧产物的具体组分,采用随机颗粒轨道模型对某型固体火箭发动机处于不同过载状态时的多组分两相流流场进行了计算,分析了凝相粒子的运动情况及其对燃气流动的影响。结果表明,横向过载会对流场结构产生较大的影响,轴向过载的影响较小,但会改变粒子对绝热层冲蚀最大点位置和最大冲击速度;喷管的收敛段受粒子冲蚀最严重;过载不会对发动机推力矢量产生影响。     

大长径比固体发动机侵蚀燃烧影响研究

针对大长径比固体发动机可能出现的侵蚀燃烧现象,通过燃烧室一维准定常流场计算,获得了以流速和压强为参数的侵蚀燃烧规律,建立了轴向各部位侵蚀比函数,采用分步燃面退移数值方法,模拟了药柱燃面退移过程,实现了发动机侵蚀燃烧条件下的内弹道精确预示。研究结果表明:大长径比发动机药柱中孔气流流速沿轴向逐渐增大,静压逐渐减小;工作初始阶段会出现侵蚀燃烧,且越靠近出口侵蚀效应越明显,随着药柱退移,各部位侵蚀效应逐渐减弱;燃面曲线和压强曲线会出现前高后低的趋势,与实测结果吻合。     

缩比固体火箭发动机实测颗粒特性

测量了使用含铝推进剂的小型二维火箭发动机中燃烧室、尾喷管和排气羽烟中粒子的粒径分布。采用了不同的喷管形状和高达4.36MPa的压强。压强低于约2.4MPa时,进入喷管的粒子多峰尺寸分布的D_(32)随压强的增大而减小。大于2.4MPa时,更高的推进剂燃速显著降低了微粒团聚作用,并提高了特征排气速度。在更高的压强下,进入喷管的粒子的D_(32)非常小(2～16μm)并且是单峰的,随压强没有明显的改变。在发动机关闭过程中,D_(32)明显比稳定燃烧过程中的大,揭示了羽烟特征改变的又一可能原因。排出微粒的D_(32)为1.2～1.6μm(伴随着2μm以下,8μm,28μm三峰分布),这与压强、喷管入口形状、出口马赫数、不完全膨胀程度或出口平面的后部配置无关。少量较大颗粒的存在表明,或者是在喷管接合部发生了微粒碰撞和/或表面影响,或者是在喷管进口处较大微粒集中在壁面附近。     

固体火箭发动机点火失效分析及改进

采用故障树分析的方法,结合发动机设计和试验情况,针对固体火箭发动机尾部点火失效机理进行了分析,根据分析结果提出了解决方案．通过试验验证表明,改进后固体火箭发动机的点火性能有了进一步的提高．     

动态网格在固体火箭发动机内流场计算中的应用研究

固体火箭发动机在工作过程中内流场结构随燃面的减退不断发生变化,利用通常的稳态网格难以对该问题进行准确模拟。针对此问题,首先介绍了实现动态网格的基本方法,然后采用动态层方法生成动态网格对某固体火箭发动机内流场进行了计算。计算结果与实验数据的对比说明使用动态网格方法计算的准确性和可行性,与准稳态方法计算结果的比较说明在时间步长较大以及流场参数变化剧烈的情况下,动态网格方法更适用于火箭发动机内流场的计算。     

过载条件下固体火箭发动机内流场及绝热层烧蚀研究

为了研究过载对发动机内流场和绝热层烧蚀的影响规律,对过载条件下的固体火箭发动机开展了数值仿真和旋转过载试验。仿真与试验结果表明,过载量值和含铝量是影响过载条件下固体火箭发动机粒子聚集浓度分布及绝热层严重烧蚀区域的主要因素,在进行发动机设计时应综合考虑,以保证发动机工作的安全性、可靠性。     

战术固体火箭发动机点火冲击试验研究

在满足固体火箭发动机总体设计和推进剂设计一定的条件下,为了找出点火过程中导致冲击过载的影响因素,进行了若干不同状态的点火冲击试验研究,并进行了点火冲击过载频谱分析。试验研究结果表明:在点火具状态不变的情况下,点火压强随着点火药量的增大而增大;在点火药量较少、黑火药粒度较小的情况下,有利于减小点火冲击过载。     

美国混合固体火箭发动机点火试车成功

6月29日,美国航天推进集团在位于尤比特的航空技术试验站对55.88 cm的飞行级石蜡/液氧混合固体火箭发动机成功进行了11 s的点火试车。本次点火试车是一系列点火试车中的第5次,也是时     

固体火箭发动机点火过程内弹道计算

探讨了固体火箭发动机点火瞬态一维非定常内弹道模型,综合考虑侵蚀燃烧、加质、摩擦、压力升高速率等因素对内弹道性能的影响,建立控制方程组并采用隐式差分方法结合特征线法求解,应用VC＋＋．NET面向对象技术编制计算机软件。数值算例表明：软件可以进行较为精确的计算并分析发动机点火内弹道影响因素对性能的影响。为发动机内弹道性能计算及火箭发动机工程设计提供了一套更实用的工具。