某双脉冲发动机燃烧室两相流场数值分析①

孙 娜，娄永春，孙长宏，沈铁华

(上海航天动力技术研究所，上海 201109)

某双脉冲发动机燃烧室两相流场数值分析①

孙 娜，娄永春，孙长宏，沈铁华

(上海航天动力技术研究所，上海 201109)

某双脉冲固体火箭发动机试验后出现一脉冲绝热层纵向烧蚀不均匀现象，一脉冲前段绝热层出现“凹坑”。为了解其原因，应用数值计算方法，采用FLUENT计算平台，对此发动机燃烧室内两相流场进行了数值模拟。计算结果表明，由于双脉冲发动机级间通道的存在，使得燃气流在一脉冲燃烧室内出现后台阶流动，气流发生分离再附着过程，气流再附着点附近刚好为绝热层烧蚀较为剧烈的部位，同时颗粒相随气流撞击在绝热层壁面位置，也与“凹坑”部位重合。因此，气流再附着过程及颗粒相冲刷过程为影响一脉冲绝热层纵向烧蚀不均匀现象的重要原因。

双脉冲固体火箭发动机;两相流;燃烧室;数值分析

0 引言

20世纪80年代以来，双脉冲固体火箭发动机的研究已得到了长足进展。人们通常使用隔板、隔舱等方式来实现固体火箭发动机的双脉冲，而隔板、隔舱的存在，使得燃烧室内出现台阶式流动。双脉冲固体火箭发动机二脉冲点火工作时，一脉冲绝热层完全暴露在高温燃气下，使得一脉冲绝热层工作条件十分严酷，一脉冲燃烧室隔舱或隔板通道(级间通道)下游出现局部绝热层烧蚀剧烈等现象。其中，文献［1］指出，燃烧室内涡流区域，特别是再附着点附近，对流换热系数的增加是造成该区域烧蚀加重的主要因素［1］;文献［2-5］中均发现，试验发动机一脉冲燃烧室靠近隔板壁面的一些部位绝热层烧蚀严重，出现发动机壳体局部过热，甚至烧穿等现象。……