高能燃料燃烧流场的数值模拟.pdf

1、Li/SF6化学热源系统是一种以金属液态锂为燃料，SF6气体为氧化剂的先进闭式热动力系统。熔融态锂是一种高能液态金属燃料，1kg锂跟SF6反应可放出热量13kW·h。Li/SF6化学热源系统所具有的高能量密度、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，无论是应用于水下动力装置、太空推进动力装置还是在其他特殊环境下的动力装置，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。 本文旨在通过构造反映L

2、i/SF6化学热源系统结构和内部燃烧流动规律的模型与基本方程组，建立起描述该化学热源非稳态三维反应流的数学物理模型：模拟系统内部燃烧的RNGκ—ε双方程湍流流动模型；模拟氧化剂与燃料进行一步燃烧反应时的有限化学反应速率模型；模拟内部燃烧流场较小光学深度的辐射换热DTRM模型等，对模型进行一定合理的简化，然后对系统内部燃烧流场进行了数值模拟。在数值模拟过程中，对计算区域的空间离散化引入贴体坐标系统：对控制方程采用一阶迎风格式进行离散；壁面

3、处理采用壁面函数法；采用PISO算法来计算压力速度耦合问题等。 本文通过对两个不同结构的反应器进行了数值模拟，比较分析了10秒内的燃烧流场，并逐渐增加入口流量对其中一个反应器进行了数值模拟，得到如下内容：1、反应初期，结构较小的反应器内流场变化更剧烈；2、流量的增加，加速了氧化剂与燃料的混合，导致反应速率增加、温度升高、压力波动范围变大，及在较长时间内整个反应处于非稳定状态。同时本文通过4组各不相同的入口质量流量和Li液初始温度