基于浸入式边界方法的SRM燃面退移与流场耦合数值模拟

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:eacy_tang
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固体火箭发动机具有结构简单、机动性强、可靠性高等优点,无论在战术或战略导弹领域上都有着巨大的应用前景。固体火箭发动机内流场参数是判断发动机装药燃烧性能与发动机外形设计等多种指标的重要参考依据,受到国内外学者们的广泛关注。目前发动机燃烧室内流场模拟以准稳态工况居多,发动机工作过程中,燃面不断退移,会对固体火箭发动机的内流场产生影响,采用燃面退移与内流场耦合的固体火箭发动机内流场数值模拟会使得计算结果与实际情况更加接近。本文回顾了界面捕捉与浸入式边界的发展流程,选择CLSVOF方法作为界面捕捉的实施方法,选择离散浸入式边界法为界面流场处理方法。本文以OpenFOAM为计算平台,利用经典后台阶模型,验证了不可压离散浸入式边界法在OpenFOAM平台的适用性,并为算法改进打下基础。本文通过修改计算求解器,对不可压离散浸入式边界进行改进,将算法改进为可压离散浸入式边界法。将CLSVOF方法与可压离散浸入式边界方法耦合,利用fvOptions框架实现浸入式边界源项在计算平台上的通用化。利用经典圆柱绕流算例,验证改进的算法的可行性。通过再次修改求解器,实现浸入式边界的移动,创建加质边界,对发动机内燃装药内流场与复杂端燃装药内流场进行数值模拟,得到动态内流场结果,燃面曲线及压力时间曲线。对比文献结果,验证算法的适用性。通过对分段式装药发动机内流场计算,得到不同装药分段的动态内流场,对比分析,验证耦合算法通用性。本文的研究结果拓宽了国内浸入式边界的应用领域,为发动机内流场一体化计算打下了良好的基础。
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