【摘 要】
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长期以来,针对固体火箭发动机推进剂燃烧机理的研究一直是火箭发动机研究的一个重要领域。目前关于固体火箭发动机推进剂燃烧研究主要集中推进剂燃烧详细机理及简化模型建立
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长期以来,针对固体火箭发动机推进剂燃烧机理的研究一直是火箭发动机研究的一个重要领域。目前关于固体火箭发动机推进剂燃烧研究主要集中推进剂燃烧详细机理及简化模型建立方面。同时在固体推进剂中加入金属铝组分能够对发动机性能产生正负两方面的巨大的影响。本文主要针对某型单室双推固体火箭发动机模型的稳态燃烧过程进行了数值研究。首先,本文对研究者较广泛采用的固体复合推进剂燃烧详细气相反应模型以及简化机理模型进行了模型验证。其次,将经过验证的燃烧简化模型应用到某型单室双推固体火箭发动机的稳态工作中,研究复合推进剂中氧化剂AP与粘合剂HTPB参比大小对该型发动机内流场的影响。最后,针对含有金属铝组分的复合推进剂,研究含有不同质量分数的铝组分对该型单室双推固体火箭发动机模型内流场的影响,同时与不含铝组分的AP/HTPB复合推进剂燃烧进行对比,分析铝组分对发动机工作的影响。研究结果表明:该型固体火箭发动机稳态燃烧条件下,发动机内流场压力变化只与与复合推进剂密度、特征速度、燃速系数、压强系数以及喷管结构有关;发动机内流场燃烧室马赫数接近于零,尾喷管马赫数随复合推进剂AP组分的增加而逐渐增大,当HTPB组分含量达到10%以下时,长尾喷管内燃气马赫数随之减小,同时当加入铝组分时,尾喷管马赫数随含铝质量分数的增大而减小;发动机内流场温度随AP的质量分数的增加而逐渐升高,当AP质量分数比大于80%时,发动机内流场场温度出现下降趋势,同时当加入铝组分时,发动机内流场温度随含铝质量分数增大而逐渐升高;在推进剂中加入铝能够强化燃烧,但同时会使发动机推力效率下降。
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