基于浸入式边界方法的SRM燃面退移与流场耦合数值模拟

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于浸入式边界方法的SRM燃面退移与流场耦合数值模拟硕士研究生：袁超指导教师：张凤奎副教授学科、专业：航空宇航科学与技术论文主审人：王革教授哈尔滨工程大学2018年03月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于浸入式边界方法的SRM燃面退移与流场耦合数值模拟硕士研究生：袁超指导教师：张凤奎副教授学位级别：工学硕士学科、专业：航空宇航科学与技术所在单位：航天与建筑工程学院论文提交日期：2018年01月08日论文答辩日期：2018年03月11日学位授予单位：哈尔

2、滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngNumericalsimulationofSRMgrainregressionandflowfieldbasedonImmersedBoundaryMethodCandidate:YuanChaoSupervisor:A/Prof.ZhangFengKuiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:AerospaceScience

3、andTechnologyDateofSubmission:January8，2018DateofOralExamination:March11，2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集

4、体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单

5、位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：导师(签字)：日期：年月日年月日哈尔滨工程大学硕士学位论文基于浸入式边界方法的SRM燃面退移与流场耦合数值模拟摘要固体火箭发动机具有结构简单、机动性强、可靠性高等优点，无论在战术或战略导弹领域上都有着巨大的应用前景。固体火箭发动机内流场参数是判断发动机装药燃烧性能与发动机外形设计等多种指标的重要参考依据，受到国内外学者们的广泛关注。目前发动机

6、燃烧室内流场模拟以准稳态工况居多，发动机工作过程中，燃面不断退移，会对固体火箭发动机的内流场产生影响，采用燃面退移与内流场耦合的固体火箭发动机内流场数值模拟会使得计算结果与实际情况更加接近。本文回顾了界面捕捉与浸入式边界的发展流程，选择CLSVOF方法作为界面捕捉的实施方法，选择离散浸入式边界法为界面流场处理方法。本文以OpenFOAM为计算平台，利用经典后台阶模型，验证了不可压离散浸入式边界法在OpenFOAM平台的适用性，并为算法改进打下基础。本文通过修改计算求解器，对不可压离散浸入式边界进行改进，将算法

7、改进为可压离散浸入式边界法。将CLSVOF方法与可压离散浸入式边界方法耦合，利用fvOptions框架实现浸入式边界源项在计算平台上的通用化。利用经典圆柱绕流算例，验证改进的算法的可行性。通过再次修改求解器，实现浸入式边界的移动，创建加质边界，对发动机内燃装药内流场与复杂端燃装药内流场进行数值模拟，得到动态内流场结果，燃面曲线及压力时间曲线。对比文献结果，验证算法的适用性。通过对分段式装药发动机内流场计算，得到不同装药分段的动态内流场，对比分析，验证耦合算法通用性。本文的研究结果拓宽了国内浸入式边界的应用领域

8、，为发动机内流场一体化计算打下了良好的基础。关键词：浸入式边界；OpenFOAM；耦合算法；加质界面；发动机内流场；哈尔滨工程大学硕士学位论文基于浸入式边界方法的SRM燃面退移与流场耦合数值模拟ABSTRACTThesolidrocketmotorhastheadvantagesofsimplestructure，strongmaneuverabilityandhighreliability，and