固体火箭发动机燃烧室湍流流场的数值模拟

发展了一种在任意曲线坐标系上求解湍流Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程的数值方法，采用了雷诺时均方程、Ｋ－ε两方程模型，并使用壁面函数法处理近壁区，在准定常假设下，计算了固体火箭发动机燃烧室内的二维轴对称不可压流场．该算法以ＳＩＭＰＬＥ为基础，但计算是在非交错网络上进行的．计算结果表明：二维计算与传统的一维计算相比，能较全面地反映出通道内各参数的分布，并能反映出通道发生变化所引起的流场变化．湍流与层流计算相比各参数的分布有一定差别．     

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.     

旋转固体火箭发动机内弹道数值模拟

系统地总结了旋转固体火箭发动机内弹道数值模拟方面的某些成果，其中包括含铝丁羟推进剂燃速敏感性预示和星孔形及“锥－柱”形装药发动机内弹道预示，可供发动机设计和装药配方设计参考。     

微型固体火箭发动机内弹道的数值模拟

随着计算流体力学(CFD)的不断发展, 利用计算机对火箭发动机燃烧室内的气体流动过程进行数值模拟已经成为固体火箭发动机设计中非常重要的一种研究手段, 越来越受到研究人员的重视.文中使用通用流体软件对微型火箭发动机进行内弹道特性的数值模拟进行了研究, 并通过与理论计算所得数值的比较,证明了模拟结果的正确性.     

固体火箭发动机羽烟流场的数值模拟

在抛物化假定基础上，从固体火箭发动机无烟、少焰研究需要出发出发，对喷管的内、外流场进行了数值模拟，考虑了化学平衡流和气／固两相流两种状态。在喷管内流场的计算中，用系数矩阵分裂方法对流场进行数值模拟。不论是内流场，还是喷流流场，燃烧产物的平衡组分都用布林克莱法进行求解，粒子运动参数都用特征线法进行求解。其中部分计算结果同实验及他人计算结果进行了对比，两者吻合良好。     

固体火箭发动机喷管分离流动及其数值模拟

大面积比喷管在火箭发动机工作过程中可能产生流动分离的问题,为研究喷管流动分离对喷管性能的影响,利用计算流体力学软件CFX对某固体火箭发动机大面积比喷管内燃气分离流动进行数值模拟。计算出啧管在几种不同入口总压情况下的流场参数分布,显示分离流动会改变燃气内流场流动参数分布,进而会对喷管推力稳定性和热防护性产生不利影响。该研究能为进一步研究大面积比喷管设计提供参考。     

固体火箭发动机喷管及出口处流场特性的数值分析

采用STAR-CD计算流体软件对某俄式发动机的喷管内流场及喷管出口处流场进行了三维的数值仿真与研究。分析了喷管内流场及喷管出口处流场的流动情况和设置不同出口边界位置对喷管中流场分离点及斜激波反射点的位置的影响,得到了清晰的流场压力与马赫数的分布云图与曲线图。仿真结果与地面热试车试验测得的结果相吻合。可为固体火箭发动机喷管的设计与研究提供有效参考。     

微型固体火箭脉冲发动机两相流数值模拟

应用欧拉-拉格朗日模型对某弹用微型固体火箭脉冲发动机进行两相流模拟,建立了三维空间的物理模型和数学模型,研究了纯气相和1~50μm不同直径颗粒对脉冲发动机性能参数的影响。数值模拟结果表明,气相的惯性作用使发动机内流场呈现不均匀分布,不同直径的颗粒在内流场中的分布情况不一样。在同一质量分数下,颗粒直径越大,对气相的传热和阻碍作用就越小,颗粒直径越小,粒子的随流性越好,与气相能量和动量的交换越显著。     

带后翼的固体火箭发动机流场分析

固体火箭发动机药柱经常有一复杂的几何形状，例如翼槽形，以使弹道性能最优化。这些形状形成一个复杂的三维流场，局部增大了推进剂燃烧、喷管烧蚀和绝热层侵蚀。本研究解决了一带１６翼的复杂内孔药形的稳态、三维非粘性流场。为便于计算，模拟了１／１６的发动机几何形状。结果表明，喷管区域存在环形流和旋流。流场分布表明，该区域壁上可能产生非对称热流。翼上的单位质量流率低于预测水平，将引起侵蚀燃烧。     

固体火箭冲压发动机补燃室流场计算方法研究进展

自七十年代以来人们使用实验和ＣＦＤ手段对固体火箭冲压发动机补燃室流场进行了不断的分析研究。本文简要介绍了实验概况和数值模拟所用的物理模型和计算方法，最后提及新近发展的耦合解法－块隐式法。     

固体发动机不同角度跌落数值模拟及试验分析

为了研究某型舰载固体发动机跌落的安全性问题,应用ANSYS/LS?DYNA有限元分析软件对固体发动机37.5 m高度的多角度跌落过程进行数值模拟分析,并开展真实发动机的跌落试验进行验证。结果表明,相同跌落高度下的危险角度为78°,通过推进剂点火增长模型计算得出发动机内部装药温升小于5 K,不会发生点火反应,发动机尾部与碰撞面接触的位置相对危险,壳体与内部装药的应力、应变值较大,可能产生断裂破坏。通过固体发动机跌落试验发现,发动机的尾部出现断裂破坏,但未发生点火或爆炸反应,试验采集的数据信息与有限元分析的结果一致。     

火箭尾罩导向段分离仿真分析

飞行器采用水下发射时,在弹射阶段一般依靠尾罩来保护一级发动机,当飞行器弹射出水到达一定高度后,需将尾罩和一级尾段进行解锁分离,并靠分离机构将尾罩和主体分开,利用非线性有限元软件ABAQUS对上述过程进行数值模拟,分别得到正常和偏差状态下的两体分离运动情况,并在两体高速运动的条件下,对导向销的强度进行校核.     

固体火箭发动机尾流对发射车影响的数值研究

采用二维雷诺平均方程和k-ε湍流模型对固体火箭发动机尾流场进行数值模拟。空间上采用二阶迎风格式进行耦合求解,时间上采用显式Runge-Kutta方法进行迭代推进,直至流场收敛。借助数值模拟技术对处于地面发射状态下的固体火箭发动机尾流问题进行研究。研究涉及发动机内外流场相互干扰、热喷流和冷空气的相互作用以及高温高速尾喷流对发射车车顶板和防护板的影响。     

微型脉冲固体火箭发动机侧喷流数值仿真

针对不同工况条件下的微型脉冲固体火箭发动机侧喷流外流场进行两相流条件仿真研究,除了对不同导弹攻角条件下的两相流进行分析,还探究了弹体表面参数受颗粒的影响情况.研究结果表明:在同一颗粒质量分数条件下,颗粒直径越小,对喷流的控制效果产生消极影响越大;在两相流情况下,颗粒相对干扰流场的结构产生了较大影响,颗粒相对喷流的控制效果起消极作用;导弹处于正攻角时,有利于喷流控制作用,攻角越大,控制效果越好.     

硬质隔板双脉冲发动机内流场仿真研究

基于脉冲隔板总开孔面积一定的情况下,研究了不同级间开孔形式对一脉冲壳体绝热层烧蚀和流动损失的影响,对带硬质隔板的双脉冲发动机进行了内流场数值计算。结果表明:隔板背壁区涡流会加重绝热层烧蚀,燃气再附着点附近烧蚀情况最严重;改变开孔形状和布局对隔板流动损失影响不大,但优化开孔倒角设计可改善隔板孔流通能力;减小隔板外缘孔径并加开隔板中心孔能有效减轻绝热层烧蚀。     

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。     

大过载下固体火箭发动机工作过程仿真的数学模型

研究了Euler-Lagrangian两相方法模拟导弹大过载条件下固体火箭发动机三维两相内流场的动态过程的数学模型和计算方法,给出了所采用的过载作用下推进剂燃烧特性和有限速率化学反应模型,采用插值算法快速获取燃烧产物的平衡成分和输运参数,使用八叉树覆盖算法描述非平行层推移燃面的瞬时边界。