高能燃料燃燒流場數(shù)值模擬.pdf

1、隨著近年來科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人類已經(jīng)逐步將生存和競爭空間向太空和海底發(fā)展，但是受到各種條件的制約，因此攜帶儲(chǔ)存高密度的能量并在需要時(shí)將能量釋放，是人們急需解決的技術(shù)難題。Li/SF6化學(xué)熱源系統(tǒng)是一種新型的閉式循環(huán)燃料系統(tǒng)，又稱化學(xué)貯能推進(jìn)系統(tǒng)(SCEPS)，是以金屬液態(tài)Li為燃料，SF6為氧化劑的先進(jìn)閉式循環(huán)熱動(dòng)力系統(tǒng)。Li/SF6化學(xué)熱源系統(tǒng)具有高能量密度、高比熱能、不受外界環(huán)境影響及在標(biāo)準(zhǔn)操作壓力下產(chǎn)生濃縮相產(chǎn)物等優(yōu)點(diǎn)，無論是應(yīng)

2、用于水下動(dòng)力系統(tǒng)還是太空推進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)或是在其他特殊環(huán)境下的系統(tǒng)，該系統(tǒng)都具有比較明顯的優(yōu)勢，故對這方面的研究具有重要的實(shí)際意義。
　　 本文通過簡化Li/SF6化學(xué)熱源系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，建立起描述該化學(xué)熱源系統(tǒng)非穩(wěn)態(tài)反應(yīng)流的數(shù)學(xué)物理模型：采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε方程模擬系統(tǒng)內(nèi)部燃燒湍流流動(dòng)；用物質(zhì)輸送在多相流中應(yīng)用模擬氧化劑與液體燃料燃燒反應(yīng)的內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律和燃燒產(chǎn)物的分布情況，具體是用EDM模型模擬燃燒反應(yīng)流動(dòng)規(guī)律，應(yīng)用歐拉顆粒模型模擬生成

3、物的沉降過程。在數(shù)值模擬過程中，對高溫化學(xué)蓄熱器的計(jì)算區(qū)域的空間離散化引入貼體坐標(biāo)系統(tǒng)；對于控制方程采用一階迎風(fēng)格式進(jìn)行離散；壁面處理采用壁面函數(shù)法；采用Phase Coupled SIMPLE算法來計(jì)算壓力速度耦合問題。
　　 本文通過對簡化結(jié)構(gòu)的蓄熱器的數(shù)值模擬，得到了燃燒反應(yīng)初始時(shí)刻和反應(yīng)10s時(shí)的溫度場、壓力場、化學(xué)反應(yīng)速率及各組分分布情況等內(nèi)部燃燒流場的流動(dòng)規(guī)律，并通過比較不同的氧化劑入口質(zhì)量流量和不同的鋰液初始溫度下