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含金属燃烧剂的固体推进剂由于具有高的能量特性被广泛应用于各类火箭、导弹及其他领域。推进剂燃烧后会产生大量的凝相颗粒,分布在燃气中,形成了复杂的两相流动。颗粒在燃气的拖曳作用下进行运动,同时将自身的热量释放给燃气,导致其速度和温度存在着滞后。燃气由于与凝相颗粒的相互作用,导致自身的做功能力下降。对于采用潜入式喷管的发动机来说,一部分凝相颗粒会滞留在潜入式喷管的背壁区,不能从喷管中排出,一方面导致推进剂能量损失,另一方面增加了发动机的死重。发动机工作过程中会遭遇各种过载,过载对凝相粒子的运动产生重要影响,进而引起推进剂燃速的变化、绝热层的烧蚀及发动机的不稳定工作等一系列问题。 本文基于ANSYS-FLUENT14.0软件,对固体火箭发动机内流场的两相流动进行计算,分析两相流中燃气及颗粒的流动规律、燃气与颗粒间的相互作用、颗粒的沉积规律、过载情况下颗粒运动规律等首先对文献中的算例进行重新建模计算,并将计算结果与文献中结果进行对比,验证FLUENT中的DPM模型及Eulerian模型计算固体火箭发动机两相流动是合适的。对固体火箭发动机喷管两相流动进行计算。选取两个不同结构的喷管,对不同颗粒粒径及不同颗粒质量分数情况下的喷管两相流动进行计算,分析颗粒对燃气造成的影响。结果表明:颗粒对燃气造成的影响并不是单调的随着颗粒粒径的增大而减小,或随着颗粒粒径的增大而增大,本文两个算例的计算中,颗粒对燃气造成的影响随着粒径的增大而先增大后减小,随着颗粒质量分数的增大而增大;同时发现,颗粒对燃气造成损失的大小与喷管的结构有关。对潜入式喷管固体火箭发动机背壁区颗粒的沉积进行计算,分析不同颗粒粒径、不同颗粒质量分数、不同燃烧时刻下颗粒的沉积率。结果表明:颗粒粒径越大,质量分数越大,颗粒越容易在潜入式喷管背壁区发生沉积;颗粒的沉积与药柱燃面的形状及药柱燃面与潜入背壁区的相对位置有关。通过对二维及三维固体火箭发动机两相流动在过载情况下的计算,分析不同颗粒在不同过载条件下的运动轨迹,发现过载会导致颗粒向承载方向进行运动,且大颗粒受过载的影响比小颗粒大。