非均质推进剂燃烧演化模拟:算法与验证

摘要

为了研究三维非均质推进剂的燃烧特性,提出了一种基于真实物理结合界面耦合条件的三维空间求解数值框架,气相和固相的演化分别由相互重叠的两套不同网格解析,两相之间通过水平集方法捕捉界面对应的边界条件进行双向耦合,推进剂的非均质颗粒结构由随机填充算法计算生成,在气化过程中气相的质量和能量的守恒通过浸没边界法对相应气相浸没边界网格施加源项以保证。结果表明,随着压强升高(0.69~20.7MPa),空间火焰和燃面温度随之升高,并且燃面更加平整。燃速预测与实验吻合较好,与国外已有平台表现相当,证明使用该计算方法来研究固体燃料燃烧问题的可行性与通用性。