点火药盒开孔大小对点火燃气内流场特性影响

为了保证阶梯多根的装药设计形式的火箭发动机点火过程的安全性与稳定性,研究了不同开孔大小点火药盒的火箭发动机点火过程的流场特性。采用FLUENT计算软件对不同开孔大小点火药盒的火箭发动机点火过程的内流场进行了三维数值仿真,分析了点火药盒开孔大小对点火过程流场特性的影响。不同开孔大小点火药盒的输出压强都大约在4 ms时达到最大,开孔面积占点火药盒端面积百分比为2.5%、3%、3.5%的3种工况分别对应的最大输出压强约为54.8 MPa、44.6 MPa、32.9 MPa; 3种工况下燃烧室压强达到6 MPa时为推进剂点燃的压强,开孔面积百分比2.5%的点火药盒为6.6 ms,开孔面积百分比3%的点火药盒为7.1 ms,开孔面积百分比3.5%的点火药盒为8.2 ms。点火药盒开孔面积越小,所对应的输出压强越大,所需要达到推进剂点燃压强的时间越短。研究结果可为类似结构的固体火箭发动机点火试验点火药盒的设计提供参考。     

带侵蚀燃烧效应的阶梯多根装药火箭发动机三维内流场特性

为研究阶梯多根装药火箭发动机的内流场特性,采用Fluent计算软件对侵蚀比和平均侵蚀比两种内流场模型分别进行全三维数值模拟。基于自定义函数接口编程进行二次开发,提取侵蚀比模型每个节点的坐标和压强以及平均侵蚀比模型每个燃面的平均压强,导入燃速公式和质量流率公式,来控制边界网格的移动速度和单位面积燃气进口质量流率。通过数值模拟得到两种内流场模型各个时刻的压强空间分布信息以及燃烧室前、中、后3个监测点的压强-时间曲线,对比两种模型的计算结果,着重对侵蚀比模型的内流场和药柱内外压强差进行分析,并与试验结果进行对比。结果表明：两种模型最大压强差不超过3%,在平衡压强段后基本一致;侵蚀比模型在发动机工作过程中药柱没有出现明显的侵蚀燃烧喇叭型,前级高压区药柱内外压差最大不超过3.9%,在后级低压区药柱内外压差最大不超过8%;3个监测点的压强-时间曲线与试验数据吻合度较好;研究结果可为类似结构的固体火箭发动机数值模拟提供参考。