钨渗铜喉衬复合结构喷管热-结构耦合分析

为研究某复合结构喷管的传热特性，并计算喷管工作过程中喉衬受到的热应力，针对某型发动机钨渗铜喉衬复合结构喷管，建立了喷管内流场与结构耦合的三维计算模型，采用计算流体动力学软件Fluent对复合结构喷管的稳态流场和传热过程行了数值仿真，得到了喷管的流动参数和固体域温度场计算结果。采用单向流固耦合计算方法，分析了钨渗铜喉衬在不同时刻下的热应力。分析结果表明，喷管固体域温度随时间推进逐渐升高，隔热层最高温度出现在入口等直段，达到约2800 K,喉衬最高温度出现在喉部，达到约2100 K,温度变化率在固体域材料交界面处出现明显间断；喉衬的热应力随温度升高而增大，背壁出现两个明显的压力峰值，大小约为135 MPa和90 MPa;最大应力出现在喷管内壁面喉部附近，大小约为155 MPa。