金屬顆粒燃燒過程表面曳力變化的數值研究

賀 征, 劉叢林，李 卓，顧 璇，郜 冶

(哈爾濱工程大學 航天與建筑工程學院，哈爾濱 150001)

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金屬顆粒燃燒過程表面曳力變化的數值研究

賀 征, 劉叢林，李 卓，顧 璇，郜 冶

(哈爾濱工程大學 航天與建筑工程學院，哈爾濱 150001)

為了考察固體火箭發動機內金屬顆粒在生長過程中所產生的非球顆粒受力問題，采用數值模擬方法，在通過和文獻及實驗數據對比驗證確定最佳計算模型的基礎上，對初始半徑為100 μm的鋁顆粒處于不同相變燃燒階段時所受到的曳力進行對比分析。結果表明，在多相流場中，非球顆粒表面可能存在兩處壓力為零的點，曳力系數普遍大于其當量直徑顆粒的計算結果，當顆粒外形嚴重偏離球體時，經驗公式計算所得的曳力系數有失精準，需進行相應修正。

金屬顆粒；非球顆粒；燃燒；當量直徑；曳力系數

0 引言

含金屬顆粒的氣固多相流是一種十分典型的多相流動。其中，分散相顆粒的動力學特性是工程應用中不可忽視的重要問題。當金屬顆粒在流場中發生相變燃燒時，部分凝相將回落到顆粒表面，令其轉變為不規則的非球體[1-2]，導致動力學特性發生一系列改變，進而影響整個多相流場的流動特性。而經典的顆粒受力理論是以規則球形為基礎進行推導的，在實際應用中，不可避免地會產生一定偏差[3]。采用數值模擬方法，針對固體火箭發動機內，金屬顆粒在生長過程中，因形狀變化而引起受力改變的現象進行研究，對工程應用有一定參考作用。……