陈 浩，李晓轩，杨依峰，杨天鹏，张昱煜

（北京航天长征飞行器研究所，北京，100076）

0 引 言

基于化学能的小型火箭发动机是空间飞行器进行姿态控制的有效手段，基于CFD的计算方法能够实现推力的精确评估[1,2]。但是，对工业界来说，评估方法不仅需要足够精确，还需要足够快速才能实现迭代优化设计。

对基于CFD的评估方法而言，其中的气体模型和计算区域都是可以调整以在精度和计算效率之间进行折中的变量。基于真实组分的气体模型要比基于等效比热比的单组分气体模型更精确，但由于引入了额外的组分方程，计算效率更低。在计算区域方面，内外流一体化方法要比仅考虑内流的计算方法精度更高，但计算时间也随着计算网格的增加而增加。

本文采用CFD方法从气体参数和计算区域两个方面开展研究，比较了采用等效单组分气体和仅考虑内流这两种近似计算方法所引入的偏差以及这些简化措施带来的计算效率提升的程度。在此基础上，建议了一种计算效率较高并且计算精度可以接受的发动机数值模拟方法。

1 计算方法

本文通过有限体积法求解二维轴对称坐标系下的NS方程（含组分输运方程）[3]，但不考虑化学反应和湍流的影响。

式中Q=[ρρuρvρEργi]；F为无粘通量；G为粘性通量；AF为无粘轴对称交叉源项；AG为粘性轴对称交叉源项。值得注意的是，控制体Ω的定义为二维控制体的面积与其平均半径的积。

对该方程进行求解时，无粘通量通过TVD格式计算，限制器为minmod格式。……