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东华大学学报(自然科学版)2025年第06期:穿刺C/C复合材料固体火箭发动机喷管烧蚀性能仿真

来源:期刊VIP网 时间:


作者:孙志宏;李俊杰;曲志洋;

单位:东华大学机械工程学院;

摘要:为预测无纬布复合毡穿刺C/C复合材料固体火箭发动机的喷管烧蚀性能,探究材料热导率与喷管烧蚀率之间的关系,在Fluent平台上建立喷管烧蚀模型,以70-lb BATES发动机为算例进行验证。对材料的单胞模型进行稳态热仿真,获得材料的导热属性;利用喷管烧蚀模型对材料烧蚀性能进行仿真分析。结果表明:喷管材料的烧蚀率随推进剂中Al质量分数的增加而降低,在Al质量分数为15%、18%、21%的工况下,无纬布复合毡穿刺C/C复合材料喷管的烧蚀率均低于石墨材料喷管,差值为0.045~0.070 mm/s;烧蚀过程在约4 s时达到稳定状态,烧蚀率在喷管喉部前端达到峰值;烧蚀率在低温下主要受温度影响,高温下则主要受组分扩散速率的影响;喷管喉部的烧蚀率在材料x、y方向上随热导率的增大而增大,在材料z方向上则随热导率增大而减小。

关键词:穿刺C/C复合材料;;固体火箭发动机;;喷管;;烧蚀率;;烧蚀模型;;单胞模型

基金资助:上海市轻质结构复合材料重点实验室开放课题基金(2232021A4-04)