张 斌，毛根旺，胡松启，陈茂林

(西北工业大学燃烧、热结构与内流场重点实验室，西安 710072)

0 引言

固体微推力器是基于MEMS技术制造的微型固体火箭发动机，属于化学推进，主要用于微型卫星的姿态控制和轨道机动［1－3］。微型卫星的主要任务是组成分布式星载载波雷达、实现三维立体成像和高分辨率合成孔径对地遥感等，其上搭载许多精密光学仪器，器件集成度高［4－5］。因此，对固体微推力器的羽流研究不容忽视。

固体微推力器工作条件下，外界环境接近真空。微喷管喷出的燃气流动已明显带有稀薄流动的特性。同时，燃气中还含有少量金属氧化物。因此，该流动本身是典型的气粒两相稀薄流动。对于气粒两相稀薄流动的实验研究较为困难，微尺度更增加了其实验研究的难度。目前，在该领域已开展的研究工作多集中在对气粒两相稀薄流的数值研究。2001年，美国Sandia国家实验室的Gallis等［6］提出了稀薄流中气相分子对颗粒力和热的作用模型，开辟了气粒两相稀薄流动数值研究的新领域。2004年，美国密歇根大学的Burt等［7］利用唯象论原理求解颗粒相对气相分子的作用，同时结合Gallis的模型，较好地模拟了两相间动量和能量的传递。2005年，美国南加州大学的Gimelshein等［8］充分发展了Burt的数学模型，结合唯象论原理，成功进行了航天器姿控发动机的气粒两相羽流场模拟。国内对该领域的实验和数值研究报道较少，目前有见报道的只有国防科大的李洁等［9］，采用能量均分原理处理颗粒相对气相作用导致气相平动能和转动能的变化，即采用热力学模型处理颗粒相对气相的作用。……