某雙脈沖發動機燃燒室兩相流場數值分析①

孫 娜，婁永春，孫長宏，沈鐵華

(上海航天動力技術研究所，上海 201109)

某雙脈沖發動機燃燒室兩相流場數值分析①

孫 娜，婁永春，孫長宏，沈鐵華

(上海航天動力技術研究所，上海 201109)

某雙脈沖固體火箭發動機試驗后出現一脈沖絕熱層縱向燒蝕不均勻現象，一脈沖前段絕熱層出現“凹坑”。為了解其原因，應用數值計算方法，采用FLUENT計算平臺，對此發動機燃燒室內兩相流場進行了數值模擬。計算結果表明，由于雙脈沖發動機級間通道的存在，使得燃氣流在一脈沖燃燒室內出現后臺階流動，氣流發生分離再附著過程，氣流再附著點附近剛好為絕熱層燒蝕較為劇烈的部位，同時顆粒相隨氣流撞擊在絕熱層壁面位置，也與“凹坑”部位重合。因此，氣流再附著過程及顆粒相沖刷過程為影響一脈沖絕熱層縱向燒蝕不均勻現象的重要原因。

雙脈沖固體火箭發動機;兩相流;燃燒室;數值分析

0 引言

20世紀80年代以來，雙脈沖固體火箭發動機的研究已得到了長足進展。人們通常使用隔板、隔艙等方式來實現固體火箭發動機的雙脈沖，而隔板、隔艙的存在，使得燃燒室內出現臺階式流動。雙脈沖固體火箭發動機二脈沖點火工作時，一脈沖絕熱層完全暴露在高溫燃氣下，使得一脈沖絕熱層工作條件十分嚴酷，一脈沖燃燒室隔艙或隔板通道(級間通道)下游出現局部絕熱層燒蝕劇烈等現象。其中，文獻［1］指出，燃燒室內渦流區域，特別是再附著點附近，對流換熱系數的增加是造成該區域燒蝕加重的主要因素［1］;文獻［2-5］中均發現，試驗發動機一脈沖燃燒室靠近隔板壁面的一些部位絕熱層燒蝕嚴重，出現發動機殼體局部過熱，甚至燒穿等現象。……