固體火箭發(fā)動機噴管分離流動流固耦合數(shù)值仿真①

吳朋朋，楊月誠，高雙武，張昆鵬

(第二炮兵工程大學二系201室，西安 710025)

固體火箭發(fā)動機噴管分離流動流固耦合數(shù)值仿真①

吳朋朋，楊月誠，高雙武，張昆鵬

(第二炮兵工程大學二系201室，西安 710025)

針對固體火箭發(fā)動機大膨脹比噴管出現(xiàn)的分離流動，采用數(shù)值仿真方法進行分析，并與試驗進行對比。通過集成軟件平臺MpCCI，連接計算流體動力學軟件FLUENT和有限元軟件ABAQUS，對燃氣流動與噴管結(jié)構(gòu)運動變形進行了耦合計算。耦合計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，此大膨脹比噴管發(fā)生氣流分離，且分離處斜激波后的氣流溫度與壓力變化較大，采用流固耦合數(shù)值方法能體現(xiàn)噴管的結(jié)構(gòu)變形，從而更準確地反映噴管與燃氣流相互影響的真實環(huán)境。耦合計算結(jié)果與試驗進行對比得出，耦合計算得到的分離位置能很好地擬合實驗測得的氣流分離位置，說明了流固耦合數(shù)值方法的有效性，為更深入研究大膨脹比噴管分離流動現(xiàn)象提供了支撐。

固體火箭發(fā)動機;大膨脹比噴管;分離流動;流固耦合分析

0 引言

隨著航天科學技術的飛速發(fā)展，固體火箭發(fā)動機的研究工作開始突飛猛進。如美國于2010年8月31日對DM-2固體火箭發(fā)動機進行了測試，DM-2發(fā)動機可產(chǎn)生360萬磅(約1 630 t)推進力，是迄今為止用于飛行的體積最大且功率最大的固體火箭發(fā)動機，可能被用在未來的重型運載火箭上。之所以有這么大的進步，非常重要的一點就是對噴管的改進。噴管是固體火箭發(fā)動機的基本部件之一，在許多情況下，它決定了發(fā)動機的外形和能量質(zhì)量完善程度。……