粒子侵蝕模型及粒子侵蝕下絕熱材料燒蝕數(shù)值計(jì)算①

徐義華，張燕海，楊玉新，曾卓雄，胡春波

(1.南昌航空大學(xué) 飛行工程學(xué)院，南昌 330063；2.西安航天動力技術(shù)研究所，西安 710025；3.西北工業(yè)大學(xué) 燃燒、流動及熱結(jié)構(gòu)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710072)

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粒子侵蝕模型及粒子侵蝕下絕熱材料燒蝕數(shù)值計(jì)算①

徐義華1，張燕海1，楊玉新2，曾卓雄1，胡春波3

(1.南昌航空大學(xué) 飛行工程學(xué)院，南昌 330063；2.西安航天動力技術(shù)研究所，西安 710025；3.西北工業(yè)大學(xué) 燃燒、流動及熱結(jié)構(gòu)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710072)

從粒子動力學(xué)參數(shù)出發(fā)，分析了粒子與炭化層相互作用機(jī)制，導(dǎo)出計(jì)算粒子對炭化層作用力，再根據(jù)強(qiáng)度理論，推導(dǎo)出粒子對炭化層的侵蝕模型。應(yīng)用該模型，對實(shí)驗(yàn)發(fā)動機(jī)中粒子侵蝕下的絕熱材料燒蝕進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，計(jì)算中采用了燃?xì)饬鲃优c燒蝕耦合計(jì)算方法，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，表明所建立的粒子侵蝕可用于固體火箭發(fā)動機(jī)中粒子侵蝕下絕熱材料燒蝕的預(yù)估。

航天推進(jìn)系統(tǒng)；粒子侵蝕模型；絕熱材料；燒蝕；數(shù)值計(jì)算

0 引言

隨著高能復(fù)合推進(jìn)劑的推廣使用，固體火箭發(fā)動機(jī)燃?xì)庵泻写罅康哪嗔Ｗ樱Ｗ忧治g作用不容忽視，尤其是導(dǎo)彈在飛行過程中，高速旋轉(zhuǎn)及急轉(zhuǎn)彎飛行時(shí)或在固體火箭發(fā)射時(shí)出現(xiàn)的高過載，以及某些復(fù)雜裝藥形式造成的高溫稠密粒子流，將進(jìn)一步加劇粒子侵蝕的作用[1]。因此，在固體火箭發(fā)動機(jī)熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必然要考慮粒子侵蝕效應(yīng)來預(yù)估絕熱層厚度。目前，在較多的粒子侵蝕模型中，多半是由實(shí)驗(yàn)得來的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式[2-6]或是直接引用管道顆粒侵蝕模型[7]，在應(yīng)用上存在一定局限性。……