高温高压环境中的二相流动研究

本项目完成了固体火箭发动机中高温高压条件下气固两相流动的实验和数值模拟研究。在实验研究中研制了矩形实验发动机以及嵌入钨粒子的推进剂药条，采用X射线RTR技术、高速运动分析系统以及图像处理方法观察和测量在点火状态下发动机内部粒子运动轨迹及粒子浓度分布。根据实验结果建立了固体火箭发动机中两相流动的数理模型。数值模拟时气相控制方程采用隐式近似因子分解法，粒子相采用拉格朗日轨道模型，进行耦合求解。研究结果得出了粒子在燃烧室和喷管中的运动轨迹，发现了粒子以一定的初速从推进剂表面加入燃气流，以及喷管扩散段壁面附近存在一个“稀薄粒子区”等一些有价值的规律，对深入研究固体火箭发动机两相流支起了重要的促进作用。