点火冲击波绕射缺陷装药非定常数值模拟

摘要

在固体火箭发动机点火时,点火器喷流在增压速率影响下产生非定常激波。装药出现裂纹既降低了发动机结构完整性,又将增加燃烧面积,一定程度上影响发动机正常工作性能。本文模拟装药有裂纹情况下,针对固体火箭发动机点火初期,在不考虑装药加质的情况下,应用Fluent 6.2软件,对固体火箭发动机点火增压速率形成的激波在药柱表面裂纹中的传播过程进行非定常数值模拟。分析冲击波扫过不同深度裂纹的传播以及波系变化的非定常流场,比较裂纹不同宽深比条件下,裂纹表面不同位置的超压情况,并从气体动力学角度分析了裂纹壁压强产生振荡的机理。通过监测不同深度裂缝在不同位置的压力变化来比较激波对药柱造成的破坏。计算清晰得到了运动激波扫过固体火箭发动机装药内表面裂纹形成的极其复杂的流场:反射激波,膨胀波、二次激波及旋涡之间的多次相互干扰等现象。计算所得结论有助于认识缺陷装药内流动现象与流动机理,也可为进一步研究裂纹扩展和固体火箭发动机内部不稳定燃烧提供参考。