基于動網格技術的固體燃料沖壓發動機燃面瞬態退移速率研究①

魏 韜，武曉松

(南京理工大學機械工程學院航空宇航系，南京 210094)

基于動網格技術的固體燃料沖壓發動機燃面瞬態退移速率研究①

魏 韜，武曉松

(南京理工大學機械工程學院航空宇航系，南京 210094)

為了研究固體燃料沖壓發動機(SFRJ)燃面退移速率在工作過程中的變化特性，基于發動機工作特點及動網格技術，考慮到燃燒流動及燃料表面的對流、輻射換熱與燃料熱解退移等過程耦合的影響，建立了SFRJ燃面瞬態退移速率預示方法，并對某帶補燃室、以聚乙烯(PE)為燃料的試驗發動機的燃燒室-噴管統一內流場進行數值計算，得到在移動邊界條件下的瞬態流場分布，并分析了內彈道參數云圖及其隨時間的變化規律。結果表明，燃燒主要發生在當量比函數φ在-2～2之間的區域;隨著發動機工作，燃速逐漸降低，且再附點向下游移動，燃料通道出口處流速和溫度有降低趨勢;此外，在小型發動機工作初期，燃料通道尾部出現類似固體火箭發動機的侵蝕燃燒現象。研究表明，該方法能成功求解發動機復雜的非定常工作過程，較好揭示燃面退移過程。所得結論對發動機設計和試驗具有一定指導意義。

固體燃料沖壓發動機;瞬態退移速率;動網格;數值仿真

0 引言

在固體燃料沖壓發動機工作過程中，燃面瞬態退移速率隨時間和軸向位置變化，形成的燃氣內流場幾何邊界十分復雜，流動區域不斷變化，且受結構和工作條件影響，難以用統一公式描述。用試驗方法獲得燃面瞬態退移速率所需系統復雜，成本昂貴，而傳統數值計算方法采用準定常假設，顯然不能準確描述發動機復雜非定常流場的細節?！?br>