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固体火箭发动机的点火是一个十分复杂的物理化学过程,包括三个阶段:点火延迟、火焰传播和燃烧室气体充填。研究点火瞬态的发动机内流场具有很重要的现实意义,这是因为:对点火瞬态内流场的深入分析可以有助于减少由于点火造成的故障,改进设计。本论文数值模拟了旋转固体火箭发动机尾部点火的瞬态内流场。主要工作有以下几方面: 1.本论文采用了以非稳态、可压N-S方程为基础的有限容积法,并运用结构化网格和k-ε两方程湍流模型来模拟两维轴对称的固体火箭发动机尾部点火的瞬态内流场。对点火器做了简化,并进行了数值模拟。结果表明,简化的点火器模型可以很好的模拟实际点火器的工作过程。 2.在假设点火器的产物为纯气体的情况下,数值模拟了固体火箭发动机尾部点火的瞬态内流场。点火器生成的高温燃气通过对流方式向推进剂传热。计算结果显示,发动机头部有一部分推进剂未点燃。显然这个结果并不令人满意,接着考虑了高温气体对推进剂的辐射传热。计算结果比较理想,全部推进剂都被点燃,并且点火延迟时间减小了。 3.在点火器的产物由气体和颗粒组成的情况下,数值模拟了固体火箭发动机尾部点火的瞬态两相流场。本文采用欧拉—拉格朗日两相流模型进行计算。当颗粒粘在推进剂表面时,颗粒通过传导方式向推进剂传热。结果表明,由于颗粒的影响,点火延迟时间大大减小,火焰呈现不连续性。 4.旋转角速度对发动机内部的压力和速度的分布有很重要的影响。本文模拟了不同旋转角速度下的发动机点火瞬态内流场。假设点火器的产物只有高温燃气,并且高温燃气通过对流方式向推进剂传热。结果表明,在假设点火器的产物为纯气体的情况下,旋转角速度对点火延迟时间的影响并不明显,当增大旋转角速度时点火延迟时间略有增加。显然,在点火过程中旋转角速度对气体的影响并不大,而对颗粒的轨迹和分布具有重要影响。因此对旋转固体火箭发动机尾部点火过程的数值模拟中,需要考虑点火器生成的高温粒子对点火过程的影响。