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固体火箭冲压发动机补燃室内燃烧过程的数值研究

胡志刚  
【摘要】: 固体火箭冲压发动机中,贫氧推进剂一次燃烧产生的富燃燃气中含有大量的金属颗粒,这些金属颗粒对补燃室中的二次燃烧有着重要的影响。本文研究了金属颗粒中铝镁燃烧的数学物理模型,建立了发动机补燃室气固两相燃烧数值模型,并利用CFD软件对补燃室二维轴对称流场的燃烧过程进行了数值模拟。结果表明,补燃室内的流场极为复杂,存在三个漩涡。补燃室内温度分布不均匀且变化梯度大。富燃燃气中的气相在进入补燃室即开始燃烧,放出热量,为铝的燃烧提供基础。在补燃室头部,由于金属颗粒参加反应,生成的氧化物大量集中在轴线附近。之后由于扩散加强,氧化物在径向分布逐渐均匀。增大金属颗粒中镁的含量,对于铝的点燃及后续的燃烧有很大的促进作用,铝的燃烧效率得到提高。增大铝的直径,铝液滴蒸发的总表面积减少,而且液滴更加集中在轴线,与空气的掺混作用减弱,铝的燃烧效率下降明显,补燃室的温度亦有下降。增大空燃比,空气与燃气的掺混加强,铝的燃烧也得到促进,燃烧效率升高。


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