固体火箭发动机摆动喷管对两相流动影响的研究

"本文详细探讨了喷管摆动对固体火箭发动机内部两相流动的影响，采用的是颗粒轨道模型（欧拉-拉格朗日模型）和分区网格技术进行三维数值模拟。研究发现，凝聚相（如燃料粒子）在发动机中的存在显著影响了两相流动特性，粒子浓度高的区域流速较低，而温度较高。此外，喷管的摆动导致发动机后翼槽内的流动不对称，进而对发动机性能产生负面影响。特别地，当喷管摆动至一定角度时，会形成一侧后翼槽内的涡旋结构。同时，喷管的摆动还会影响后翼槽内以及壁面处粒子浓度的分布模式。这项研究对于优化固体火箭发动机设计和提升其性能具有重要意义。" 这篇论文深入分析了固体火箭发动机中一个关键因素——喷管摆动对其两相流动动态的影响。作者们利用先进的数值模拟方法，即欧拉-拉格朗日模型，该模型可以精确地追踪颗粒（如燃烧产生的粒子）的运动轨迹，同时结合分区网格技术，对发动机内部的复杂流动进行三维建模。通过这种一体化计算，他们揭示了凝聚相（粒子）与流体流动之间的相互作用。 首先，研究发现，发动机内部的粒子浓度对两相流动有着显著影响。高粒子浓度区域的流速降低，而这些区域的温度却相对较高。这表明粒子与流体之间的相互作用可能导致能量转换，从而影响流场的动态特性。 其次，论文指出喷管的摆动是影响发动机性能的关键因素。这种摆动不仅造成了后翼槽内流动的不对称性，而且会导致性能损失。当喷管向某一侧摆动到特定角度时，会在后翼槽内产生涡旋，这种涡旋结构可能影响燃烧效率和推进力的均匀分布。 最后，作者们还观察到，喷管的摆动会改变粒子在后翼槽及壁面上的分布。这种分布的变化可能会影响到发动机的冷却效果和壁面应力，从而影响整体结构的稳定性。 此项研究的结果对于固体火箭发动机的设计者来说至关重要，他们可以据此优化喷管设计，减少不必要的性能损失，提高发动机的工作效率和可靠性。同时，对于理解固体火箭发动机工作原理和改进其设计策略也具有深远的理论价值。