冷林涛,翁春生,白桥栋,林 玲

(南京理工大学 瞬态物理国家重点实验室,江苏 南京 210094)

单组元粉末发动机内流场数值模拟研究

冷林涛,翁春生,白桥栋,林 玲

(南京理工大学 瞬态物理国家重点实验室,江苏 南京 210094)

为了研究粉末发动机的工作特性,建立了以火药颗粒为燃料的单组元粉末发动机理论模型,采用CE/SE方法对粉末发动机内流场进行数值模拟。分析了初始颗粒粒径、初始固相体积分数以及堵盖对粉末发动机燃烧过程的影响。计算结果表明:颗粒初始粒径的减小和固相初始体积分数的提高均能提高发动机燃烧室内的压力;固相体积分数对发动机内温度峰值影响不大;在点传火阶段,堵盖能提高点火压强,堵盖打开压力越大,增压越明显。

粉末发动机;颗粒燃烧;单组元;内流场;堵盖

粉末发动机是一种以高能粉末为燃料的新概念发动机[1],它使用的粉末燃料存储在燃料箱中,工作时由专用的输送系统送入燃烧室,具有推力可调、安全性好等优点,在航空航天领域有很好的应用前景,特别是在太空探测方面,粉末发动机一方面可通过自身携带的燃料/氧化剂在真空环境下工作,另一方面也可以只携带纯高能粉末燃料,利用其他行星大气中的气体为氧化剂作动力系统[2]。

早在20世纪60年代,美国就提出用金属粉末作为发动机燃料,并开展了多种金属粉末在不同大气环境下的燃烧特性试验,国外对于粉末发动机的研究大多以研究金属颗粒的燃烧特性为主,Wang等[3]研究了不同粒径的镁粉在空气-乙炔环境下的燃烧特性。……