某型号固体火箭发动机点火过程的数值模拟

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长时间工作的固体火箭发动机通常采用端面燃烧药柱，为了迅速点燃主装药，设计时采用在端面上挖空心锥来增加初始燃烧面积一般锥的布局是轴线上一个，其余沿周向均匀分布。某发动机地面试验时，出现点火后压力急升、喉衬被打出现象观测残骸发现，有从锥面部位脱落的主装药碎块。事故分析认为，可能的原因之一是点火器喷流对中心锥与相邻锥之间药型冲击过大，引起结构破坏，掉下碎块堵塞喷管引起燃烧室压力急剧增加调研中发现固体火箭发动机点火过程出现故障较多，但是对这一问题的流动机理研究工作开展并不充分本文采用简化模型对点火器喷流与主装药型面之间的干扰现象进行了数值模拟研究，对上述分析结论进行了初步探讨。

简化物理模型和网格2简化模型由于是定性研究，考虑到计算模拟中网格正交性要求和计算机速度、内存等因素限制，对主装药端面进行简化：a-与实际的三维形状相比，周向均匀分布的多个空心锥简化为圆环，这样一来外形可以按照轴对称问题处理；b-轴线上的空心锥和圆环较实际浅，轮廓线更为光滑，便于计算网格设计；c-实际点火器是内装颗粒状烟火剂的多孔点火管，由于模拟真实点火器的几何形状十分困难，故简化为一个等面积的喷管口代替喷流出口条件采用，主装药型面为旋转体，沿径向按照正弦函数规律变化，振幅15mm计算区域沿轴向长度为l= 50mm，发动机内孔半径r；n=100mm，点火器喷口半径为10-0mm计算中设置观测点p0 3求解过程3.1控制方程完全气体的三维非定常守恒型n-s方程可以写成：基金项目：文中计算方法部分受国防预研基金项目资助。

其中u=（d，4，dv，dw，e）t；ef和g是对流项通量；evfv和g.是粘性项通量；内能0.5d（：0.72，雷诺数105具体推导过程和表示形式较为通用，参阅为封闭方程组还需补充完全气体状态方程：p=rdr.计算前者首先对上述方程组进行无量纲处理；然后为了准确描述物体外形，需要变化到任意系（f，yzh）下；为提高计算效率，进行薄层近似处理；采用时间相关法把三维问题分解为三个一维问题求解，写成算子形式：l是三维问题算子；lylz和lh是一维问题算子，用下面介绍的en0差分格式离散对流项，中心格式离散粘性项。这些具体过程可

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