攻角對固體燃料沖壓發動機工作狀態影響的數值模擬①

謝愛元，武曉松，于棟梁，2

(1.南京理工大學 機械工程學院，南京 210094;2.中國人民解放軍73035部隊，無錫 214432)

0 引言

固體燃料沖壓發動機(簡稱SFRJ)具有高比沖、高可靠性、成本低廉及一定的自調節能力等特點，在導彈、炮彈的巡航、增程中具有廣泛的應用前景。實驗方面，文獻［1－4］先后針對不同尺寸、來流、燃燒室壓力等條件下，聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及端羥基聚丁二烯(HTPB)在SFRJ中的燃燒特性進行了大量研究。數值模擬方面，文獻［5－8］假定各組分輸運系數為常數，將固體燃料表面設定為質量通量入口邊界，通過UDF定義質量入口的通量及總溫，使用Fluent軟件分別針對PE、PMMA及HTPB在固體燃料沖壓發動機的燃燒特性進行了數值模擬;文獻［9］指出，在Fluent平臺上，使用上述方法對SFRJ燃燒流場進行數值計算存在致命錯誤，并在提出改進方法后，針對文獻［1］中的7個工況進行了數值模擬，通過與實驗及熱力計算結果的對比分析，證明了該方法準確性。國內尚無以整個彈用SFRJ為對象，通過數值模擬或實驗手段研究飛行攻角對其工作狀態影響的報道。

本文基于文獻［9］的方法，以文獻［10］所設計的SFRJ增程樣彈為對象，完成了攻角對其工作狀態影響的數值研究工作。

1 物理模型和計算方法

1.1 基本假設

彈用增程SFRJ的結構簡圖如圖1所示，其主要由進氣道、裝有固體燃料的燃燒室、補燃室及噴管組成。

彈用SFRJ的流場是典型的三維、非定常、湍流流動;同時，因進氣道將超聲速來流壓縮為亞聲速流動流入燃燒室，流場中還包含激波。……