富氧燃气发生器三维燃烧流场数值模拟研究

"富氧燃气发生器三维燃烧流场的数值模拟 (2005年)" 本文探讨了富氧燃气发生器的三维燃烧流场的数值模拟技术，主要针对闭式循环高压补燃液氧/煤油液体火箭发动机的燃气发生器。在2005年的研究中，研究人员曹再勇、蔡体敏和谭永华运用SIMPLEC算法和非结构化网格技术对燃烧室进行了稳态模拟。他们选择RNGk-ε湍流模型来处理复杂流场中的湍流现象，考虑到液滴的升温、蒸发和沸腾过程，采用了喷雾模型。在两相流模拟中，他们使用了拉格朗日随机轨道模型，同时结合有限反应速率模型与漩涡耗散模型的混合模型来处理化学反应过程。 通过数值计算，得到了燃气温度场的分布，与实验测试数据相比，两者基本吻合。这些计算结果对燃气发生器的结构设计进行了深入分析，揭示了在该类燃气发生器中使用液氧二次喷注和设置绕流环的必要性。二次喷注可以确保混合比满足涡轮泵工作需求，而扰流环则能有效改善燃气温度的不均匀分布，促进快速掺混和温度均衡。 富氧燃烧技术在液体火箭发动机中受到重视，因为它可以使用低成本且可靠的涡轮，并提供较大的涡轮流量和较低的涡轮进口温度，有利于发动机在不同推力下保持稳定燃烧。然而，燃气发生器内的流动情况复杂，传统的实验方法难以全面了解其内部状态，因此数值模拟成为关键工具。 作者指出，数值模拟结果为实际工程研制提供了重要的理论支持，对于优化燃气发生器的设计、提高发动机性能具有重要意义。这项研究不仅展示了数值模拟在解决复杂流体力学问题中的应用，也突显了在航天工程领域中，理论研究与实践应用相结合的重要性。