长尾喷管传热及烧蚀特性研究

• 作者: 杨玉龙 郑健 陈雄 周长省
• 来源期刊: 推进技术
• 关键词: 长尾喷管 碳/酚醛 耦合传热 体积烧蚀 表面烧蚀
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 燃烧 传热 传质|Combustion, Heat and Mass Transfer
• 页码范围: 1094-1102
• 页数: 9页
• 分类号: V448.15
• 语种: 中文
• DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.190767

摘要

针对长尾喷管的热防护问题,采用实验和数值仿真结合的方法,研究了采用SQ-2推进剂固体火箭发动机复合结构长尾喷管的传热以及烧蚀特性.仿真程序采用基于格心的有限体积法,对流体域求解Navier-Stokes方程,对固体域求解热传导方程,湍流模型采用k-ωSST模型,通过保证热流密度大小相等、温度连续的方法实现耦合传热计算;在以上仿真计算方法的基础上,建立了基于热解动力学的变热物性模型,描述碳/酚醛材料的体积烧蚀,并采用简化的异相反应模型对喷管热化学烧蚀量进行计算.结果表明,在收敛段和等直段区域压强变化较小,炭化层厚度和烧蚀量与温度分布相似,并在距离等直段入口约1.6mm位置达到极小值.碳/酚醛材料炭化速率随时间减小,烧蚀速率随时间增长趋于稳定,而喉衬区域C/C复合材料烧蚀速率随时间增加.