旋转稳定方法由于其有效性和比较简单,在工程上,常常采用弹体绕自轴旋转的方法保证火箭系统飞行方向的稳定性。旋转产生的加速度必然对固体火箭发动机的工作过程产生影响:使燃烧室和喷管中的燃气流动发生变化,对燃烧室工作压力质量流率及冲量产生影响。严重时会导致内绝热防护失效,使金属和金属氧化物在推进剂或发动机壳体上的沉积量增加等,因此深入研究旋转对固体火箭发动机的影响具有比较重要的实际意义。本文对旋转固体火箭发动内的两相流场进行了数值模拟,主要目的是研究燃烧室—喷管内气相和颗粒相在旋转情况下的流动特性。 论文以某小型实验发动机为研究对象,介绍了固体火箭发动机的基本理论、网格生成方法、方程的离散方法和两相耦合算法等内容。流场计算中采用RNGk-ε模型,在此基础上,首先不考虑两相流效应计算固体火箭发动机内的纯气相流场,得出流场内各参数的分布情况,与以往文献对比流场内各参数变化趋势基本相同;在纯气相流场计算基础上,计算不同转速(25n/s、60n/s和100n/s)情况下旋转流场,并与其对比分析旋转流场各参数。 其次,在气相计算基础上,采用欧拉-拉格朗日模型计算固体火箭发动机内的两相流动,研究不同直径(1μm、5μm和10μm)的固体颗粒在流场内的运动情况以及参数变化。 最后重点研究旋转情况下(25n/s和60n/s)固体火箭发动机两相流场,进行旋转固体火箭发动机燃烧室—喷管一体化两相流场数值模拟,分析了发动机内不同颗粒的运动及参数变化规律,并与不旋转两相流场对比进行结果分析和讨论。为今后进一步研究旋转固体火箭发动机的内弹道问题打下了必要的基础。