两相流对固体火箭发动机塞式喷管性能的影响

针对固体火箭发动机中气固两相流对塞式喷管性能的影响，利用颗粒轨道模型法计算了环喉型塞式喷管两相流流场，辨识颗粒在流场中的运动轨迹，分析不同粒径颗粒对流场及推力性能的影响。结合传统钟形喷管，比较不同工况下塞式喷管与钟形喷管的推力性能，分析气固两相流对塞式喷管高度补偿特性的影响。结果表明：随着颗粒粒径的增大，颗粒会出现交错式的运动，增加了流场的复杂性；单个颗粒与该截断式塞锥只会发生一次碰撞，且粒径越大，碰撞位置越靠前；单一粒径颗粒带来的推力性能损失与颗粒粒径成正比，与工作压比成反比；真实工作条件下，相比于钟形喷管，气固两相流在设计工况对塞式喷管带来约3%更多的推力效率损失，推力效率最终趋于弱于钟型喷管2.7%，但塞式喷管在低压比工况仍具有可观的性能优势。