点火冲击波在装药通道内非定常流动的数值模拟

摘要

基于N-S方程,采用FLUENT流体力学计算软件,针对某翼柱型装药固体火箭发动机模型,对点火初期燃烧室内非线性、非定常流动进行了数值模拟,研究了发动机装药通道中的增压过程,考察了点火器喷流与装药表面之间瞬态冲击情况。通过简化假设,开展了点火器受限喷流流场的非定常数值模拟,得到点火冲击波在发动机装药通道内形成、传播和反射的过程,从流体力学角度对装药通道内表面不同位置压力产生振荡的机理进行了深入研究,同时分析出装药通道内点火瞬时增压速率最高的区域(此区域最危险),为结构力学研究者提供了研究基础。模拟结果表明,点火器喷流产生的冲击波使装药表面升压速率骤变,点火器喷流形成的激波的传播、激波膨胀波及涡的相互干扰使得装药表面压力曲线出现了振荡,其中点火气流与装药内壁的直接撞击区以及喷口反射激波回移在柱型装药区振荡最剧烈,是装药最危险的区域。将形成很大应变速率动载荷,并且装药内壁不同位置的动载荷有很大区别。