高能燃料燃烧流场数值模拟.pdf

1、随着近年来科学技术的迅速发展，人类已经逐步将生存和竞争空间向太空和海底发展，但是受到各种条件的制约，因此携带储存高密度的能量并在需要时将能量释放，是人们急需解决的技术难题。Li/SF6化学热源系统是一种新型的闭式循环燃料系统，又称化学贮能推进系统(SCEPS)，是以金属液态Li为燃料，SF6为氧化剂的先进闭式循环热动力系统。Li/SF6化学热源系统具有高能量密度、高比热能、不受外界环境影响及在标准操作压力下产生浓缩相产物等优点，无论是应

2、用于水下动力系统还是太空推进动力系统或是在其他特殊环境下的系统，该系统都具有比较明显的优势，故对这方面的研究具有重要的实际意义。
　　 本文通过简化Li/SF6化学热源系统的基本结构，建立起描述该化学热源系统非稳态反应流的数学物理模型：采用标准k-ε方程模拟系统内部燃烧湍流流动；用物质输送在多相流中应用模拟氧化剂与液体燃料燃烧反应的内部流动规律和燃烧产物的分布情况，具体是用EDM模型模拟燃烧反应流动规律，应用欧拉颗粒模型模拟生成

3、物的沉降过程。在数值模拟过程中，对高温化学蓄热器的计算区域的空间离散化引入贴体坐标系统；对于控制方程采用一阶迎风格式进行离散；壁面处理采用壁面函数法；采用Phase Coupled SIMPLE算法来计算压力速度耦合问题。
　　 本文通过对简化结构的蓄热器的数值模拟，得到了燃烧反应初始时刻和反应10s时的温度场、压力场、化学反应速率及各组分分布情况等内部燃烧流场的流动规律，并通过比较不同的氧化剂入口质量流量和不同的锂液初始温度下