基于动网格技术的碳碳三维喷管烧蚀仿真

摘要

为准确预测固体火箭发动机的碳碳复合材料喷管的热化学烧蚀率,探究碳碳复合材料的物理属性对烧蚀率的影响。依据热化学烧蚀理论,建立三维喷管的动态流-固-热耦合数值模型;热化学烧蚀通过Fluent仿真软件壁面化学反应完成,利用动网格技术实现壁面退移。以70-lb BATES型固体火箭发动机的喷管为研究案例,研究推进剂配方、材料密度和热导率对碳碳复合材料喷管烧蚀的影响。结果表明:碳碳复合材料喷管的烧蚀率数值计算结果与试验测试值具有较好的一致性;烧蚀率在喷管喉部上游入口处达到峰值;烧蚀率随碳碳复合材料密度的增加而减小;壁面温度随碳碳复合材料热导率的增大而降低。