铝冰低温固体推进剂发动机是一种高能量密度的固体火箭发动机,它采用铝粉为燃料,水为氧化剂,通过铝粉与水反应释放热量,燃气在拉法尔喷管膨胀,将热能转换为动能从而产生推力。铝冰低温固体推进剂发动机由于其推进剂的高反应度、高活性、超塑性、低熔点和高能量密度等特性在水下推进和航天领域具有广阔的应用前景。本文首先采用计算流体力学软件对铝冰低温固体推进剂发动机点火过程燃烧室流场进行数值模拟,利用二次开发技术对燃气质量、动量和能量源项进行编译实现点火药和推进剂燃气对燃烧室的注入,对点火过程中点火滞后阶段、火焰传播阶段和燃气填充阶段流场进行分析,结果说明,堵盖打开前压缩波在长径比大的内燃管型火箭发动机内发生剧烈震荡。增大点火药量可以加快燃烧室压强建立速度,缩短点火时间,点火药量从8g增加到10g时发动机从点火开始到堵盖打开所需时间缩短了10.1%,从10g增加到12g时,堵盖打开时间缩短了 8.5%。随后,采用随机轨道模型对铝冰低温固体推进剂发动机气固两相流场进行数值计算,分别对气相流场和颗粒场进行分析,结果表明,内燃管型火箭发动机突扩段易产生旋涡,初始时刻发动机内流场速度较大,小尺寸颗粒随流性好、升温快、易燃烧,纳米级颗粒进入燃烧室后迅速蒸发反应,是维持燃面稳定的主要因素。最后,分别对内燃和端燃装药形式的铝冰低温固体推进剂发动机流场进行数值计算,利用二次开发技术实现压力驱动边界推移引起燃速变化的真实发动机工作过程,结果发现内燃发动机燃烧室中部反应最为剧烈,反应物在出口几乎无残留,端燃发动机较内燃发动机具有更均匀的温度场和更高的燃烧性能。结果证明本文使用的数值模拟方法对研究铝冰低温固体推进剂发动机内流场的合理性,为铝冰低温固体推进剂发动机点火过程和两相流场研究提供了理论依据。