激光辐射下AP/HTPB复合推进剂低压燃烧特性数值模拟

为了研究激光辐射对AP/HTPB复合推进剂低压燃烧的作用机理,建立二维三明治稳态燃烧模型进行数值仿真研究。针对激光辐射强度1.4W/mm^(2),压强30~90kPa的工况下推进剂的燃烧进行仿真计算,并与130~160kPa压强下自持燃烧的仿真结果进行差异分析。结果表明,激光助燃工况下,仿真计算所得燃速与实验基本一致,最大误差不超过4.2%。在激光助燃和自持燃烧工况下,组分扩散速度快,气相火焰均为预混结构。激光助燃工况下,激光辐射的能量使得近燃面处的反应比较充分,初扩散反应在气相反应中占主导地位,气相火焰高温区域离燃面近;自持燃烧工况下,AP预混反应和初扩散反应共同主导气相反应过程,气相火焰温度在垂直于燃面方向上增长缓慢且高温区域离燃面远。激光助燃比自持燃烧时的压强指数低,推进剂燃烧对压强的敏感性较弱。

AP/HTPB复合推进剂低压燃烧特性数值研究

为研究AP/HTPB复合推进剂低压燃烧特性,使用二维三明治模型进行了数值仿真研究。该模型使用简化的四步总包反应机理,考虑燃烧过程中的燃面退移,计算时大粒径AP取平均粒径,小粒径AP采用“均质黏合剂假设”,认为其与HTPB组成“均质黏合剂”。在0.02~0.08MPa的压强下进行了仿真,并与高压(5MPa)下的燃烧仿真进行对比。结果表明,低压下固相AP对黏合剂的传热导致了交界面处燃面的下陷,下陷程度随压强减小而增大;随着燃烧的进行,燃面各点燃速趋于一致,燃面形状不再改变。低压下气相反应表现为预混燃烧,初焰为主导反应。低压下燃速仿真与实验值基本一致,压强指数小于高压下的压强指数。