锥柱型药柱环形槽内流场与传热的数值模拟

摘要

锥柱型药柱在药柱的头部或尾部开有环向槽。不同来流条件下的点火气流将影响环形槽内的流场分布和温度场，进而影响热气流与装药表面间的换热，最终影响槽内推进剂的热分解。为了详细了解点火气流在环形槽内的行为，本论文采用计算流体力学软件FlLlent6.2对点火气流在二维轴对称锥柱型药柱前后向环形槽内的流场及其与装药表面间的传热进行了数值研究。主要内容包括以下四个方面：(1)采用标准κ-ε湍流模型和：DTRM辐射换热模型对前后向环形槽内的流场与传热现象进行了数值研究；(2)不考虑辐射换热影响，采用标准κ-ε湍流模型对前后向环形槽内的对流换热现象进行了数值研究；(3)采用雷诺应力模型(RSM)对前向环形槽内流场与传热受旋流数S的影响进行了数值研究，采用RNGκ-ε湍流模型对后向环形槽内流场与传热受旋流数S的影响进行了数值研究；(4)采用混合多相流模型和标准κ-ε湍流模型对前后向环形槽内固相容积分数分布进行了数值研究。在计算过程中，流场是时间无关的和点火气流密度是常数。计算结果表明装药表面与热气流的总换热量随来流雷诺数的增加而增大，但在不同表面上单位面积辐射热通量占总热通量的比重成不同变化趋势：固相颗粒在前后向环形槽内呈现不同的分布规律，但都与各自所在槽内的流场密切相关。整个计算结果可为装药设计提供参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1概述

1.2 CFD技术在固体火箭发动机中的应用

1.3研究内容

第2章数学模型

2.1控制方程

2.2湍流模型

2.2.1一阶封闭模型

2.2.2二阶封闭模型

2.3近壁区的处理

2.3.1壁面函数

2.3.2强化壁面处理

2.4辐射换热模型

2.5混合多相流模型

2.6 SIMPLE算法

2.6.1主要过程

2.6.2算法步骤

2.7本章小结

第3章锥柱型药柱前向环形槽内流场与传热的数值研究

3.1考虑辐射换热环形槽内流场与传热的研究

3.1.1控制方程

3.1.2物理模型及边界条件

3.1.3计算结果及分析

3.1.4小结

3.2环形槽内对流换热的数值研究

3.2.1计算结果及分析

3.2.2小结

3.3旋流数S对环形槽内对流换热的影响

3.3.1物理模型及边界条件

3.3.2计算结果及分析

3.4环形槽内气固两相流的数值研究

3.4.1控制方程

3.4.2物理模型及边界条件

3.4.3计算结果及分析

3.4.4小结

3.5本章小结

第4章锥柱型药柱后向环形槽内流场与传热的数值研究

4.1考虑辐射换热环形槽内流场与传热的研究

4.1.1数学模型

4.1.2物理模型及边界条件

4.1.3计算结果及分析

4.1.4小结

4.2后向环形槽内对流换热的数值研究

4.2.1计算结果及分析

4.2.2小结

4.3旋流数S对槽内流场与对流换热的影响

4.3.1数学模型

4.3.2计算结果

4.4后向环形槽内气固两相流场的研究

4.5本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致 谢