李 猛，张晓宏，孙 美，王长健

（西安近代化学研究所，西安 710065）

0 引言

固体推进剂羽流是一种含有离子和自由电子的多组分含化学反应的高温混合物，也是一种含有两相流的弱电离的等离子体场。由于它的存在以及与周围环境相互作用，会造成噪声、烟雾、热辐射、环境污染以及信号衰减等效应，而这些效应的研究都以固体推进剂羽流特性研究为基础。

为评估固体推进剂羽流特性，世界上一些发达国家都建立了相关测试评估方法，建设了各种实验测试设施来对推进剂羽流特性进行检测及表征，同时也建立了各种理论模型预示推进剂羽流特性。国内在对国外测试设施研究的基础上，已建立起一套具有独立知识产权的低成本、易控制的固体推进剂羽流特性检测系统，起草完成了相关行业标准，发表了系列的研究论文，申请了一些国防专利。而在羽流特性理论模型预估方面，国内研究还不完善，尚需进一步研究。

1 化学平衡计算模型

若系统内各组分的摩尔数没有自发的变化趋势，称之为达到化学平衡。在质量守恒的约束条件下，采用吉布斯自由能最小化为化学平衡判据，建立体系的化学平衡方程为：

其中：λk是拉格朗日乘子。根据变分原理，对方程两边取变分得：

因为任何不等于零的小量δni、δλk是相互独立的，因此可得：

根据所获得的方程（3）和（4），在给定温度和压强的情况下，就可以求得热力学状态的平衡组成。NASA－CEA正是基于以上控制方程及边界条件，采用Newton－Raphson迭代法来修正组分、拉格朗日乘子、摩尔数及温度的初始值，将有约束问题转化为无约束问题，并利用数学中的极值条件重新建立方程组来对问题进行求解。……