[发明专利]一种固体火箭发动机在飞行过载下的两相流仿真方法

权利要求书

1.一种固体火箭发动机在飞行过载下的两相流仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据飞行弹道中的时间和过载情况，选取仿真研究的目标时间点和过载值；

S2、构建固体火箭发动机三维流场的物理模型；

S3、采用六面体结构化网格离散仿真区域；

S4、根据固体火箭发动机实际工作时的技术特征确定仿真区域的边界条件，将推进剂的燃烧产物视为气相和凝相颗粒两部分；

S5、两相流流场采用欧拉-拉格朗日方法计算求解；

S6、设计凝相颗粒收集试验的实验装置，获取凝相颗粒的粒径分布规律；

S7、以步骤S6获取的粒径分布作为颗粒喷射的直径分布，再次开展固体火箭发动机两相流流场仿真计算。

2.根据权利要求1所述的两相流仿真方法，其特征在于，所述步骤S1中按照法向过载的最大值、或者燃面退移至筒段壁面的原则选取目标时间点，确定仿真计算用的过载值。

3.根据权利要求1所述的两相流仿真方法，其特征在于，所述步骤S4中气相边界以燃烧室燃面为流量入口边界，以燃烧室前封头壁面、筒段壁面、后封头壁面以及喷管壁面作为无滑移边界，以喷管出口端面为压力出口边界；

凝相颗粒边界以燃烧室燃面为颗粒喷射面，喷射方式为面喷射；以燃烧室前封头壁面、筒段壁面、喷管壁面为颗粒反射边界；以后封头壁面为颗粒捕捉边界，以喷管出口端面为颗粒逃逸边界。

4.根据权利要求3所述的两相流仿真方法，其特征在于，凝相颗粒喷射速度为当地气相速度的0.3～0.6倍，凝相颗粒切向反射系数为0.8～1.0，凝相颗粒法向反射系数为0.6～0.9。

5.根据权利要求1所述的两相流仿真方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括如下步骤

S6.1、设计凝相颗粒收集试验的实验装置结构形式，建立实验装置的三维流场物理模型，并按照步骤S3、S4、S5对实验模型三位流场物理模型进行处理；

S6.2、采用相同的凝相颗粒粒径分布规律、相同的燃气气相参数，分别开展实验装置和目标固体火箭发动机的两相流流场仿真计算；

S6.3、调节实验装置的收敛段和喷管喉部直径尺寸，重复步骤S6.1、S6.2，直至实验装置中冷却剂表面的颗粒最大浓度与固体火箭发动机筒段后部的颗粒最大浓度相同；

S6.4、按照步骤S6.3中确定的实验装置尺寸制作实验装置，并开展凝相颗粒收集实验，获取凝相颗粒粒径分布规律。

6.根据权利要求5所述的两相流仿真方法，其特征在于，所述实验装置结构参照专利《具有氧化铝液滴收集功能的固体火箭发动机缩比实验装置》CN201610297802.2的结构设计。