固体火箭发动机两相化学反应喷流流场仿真

admin · 发表于 2022-9-25 10:28:59

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本文分析了国内外火箭发动机燃气射流的研究现状，认识到研究燃气射流的重要性。针对真实燃气射流流场的复杂性，在采用C /H /O /Cl组分系统11种组分，17个方程的有限速率化学反应模型研究燃气复燃的基础上，加入颗粒相和烟尘相来耦合气体相从而准确地模拟计算铝颗粒的燃烧和燃烧所产生的烟尘颗粒对整个射流结构的影响，为以后更准确地计算射流红外辐射特性提供了理论工具。对于颗粒相，将单个颗粒认为是由Al和Al2O3组成的复合颗粒，分别分析它们的质量变化规律。对于铝颗粒燃烧模型，分析比较了几种不同的铝颗粒燃烧模型的优缺点，然后对其中一种铝颗粒燃烧模型进行了改进，考虑了更多的影响因素，增加了它的适用范围，并根据各种环境因素的影响大小总结出了一套经验公式来计算铝颗粒的燃烧速率。而对于Al2O3的质量变化规律，主要是根据烟尘相的浓度和与颗粒的相对速度来得到。最后，通过拉格朗日颗粒轨道模型来分析这种复合颗粒的运动规律。对于燃烧所生成的烟尘相，为了节省计算资源，避免多求一种NS方程组，主要采用快速欧拉法来直接得到它的速度分布，然后计算出它的浓度分布。最后，通过质量、动量、能量源项将气体相、颗粒相、烟尘相三者耦合起来联立计算。本文最后采用了二维火箭发动机喷管作为验证算例，仔细分析了各种环境因素对气体复燃组分分布和颗粒燃烧的影响，验证了本文所采用模型的正确性和可行性，并对未来的研究方向做出了展望。

固体火箭发动机两相化学反应喷流流场仿真

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