● 摘要
火箭燃气射流具有很强的火焰光，属于高温、高速、气－固两相含有化学反应的流动，它的流动是十分复杂的。 现代固体火箭发动机广泛采用含金属复合推进剂，特别是含铝复合推进剂，以达到提高比冲的目的，铝的燃烧产物氧化铝粒子加入燃气后将形成典型的两相流动。 从固体火箭发动机喷出的羽流含有大量的热量，所以了解固体火箭发动机羽流场的结构，以及羽流场中的燃气和里面含有的Al2O3颗粒的性质将有很重要的意义。固体火箭发动机羽流流场的数值计算结果，可为研究固体火箭发动机羽流场的红外特性提供必要的数据。 对气－固两相流进行数值研究的模型基本可以分为两类：颗粒轨道模型（Lagrangian）和双流体模型（Eulerian）。这两种模型对气相的计算均采用已经比较成熟的单相流算法，其差别主要在于对颗粒相的处理。本文将使用CFD软件FLUENT中的拉格朗日模型用于固体火箭发动机羽流场的两相流计算，计算其在不同高度的羽流场。 本文对固体火箭发动机喷管及两相羽流流场进行了二维（2－D）和三维（3－D）的数值模拟，对燃气流场中的压力、密度、马赫数的分布进行了理论计算，并用拉格朗日方法对粒子的速度、温度、轨迹进行了处理，控制方程分别采用二维、三维的雷诺平均Navier-stokes方程及k-ε二方程的湍流模型。数值计算的结果表明，羽流中的固体颗粒，对羽流流场的温度和马赫数等有显著的影响，考虑了粒子影响的两相羽流流场计算模型，能更好的描述真实的固体火箭发动机喷管及羽流流场。