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固体发动机喷管喉衬流固耦合换热规律数值研究
固体发动机喷管喉衬流固耦合换热规律数值研究
摘要：固体发动机是一种重要的航天推进方式，而喷管喉衬中的液体注入和固体燃料燃烧产生的高温气体对换热效果有着重要影响。本文旨在通过数值研究，分析固体发动机喷管喉衬的流固耦合换热规律。
引言：固体发动机作为航天推进系统的核心之一，其工作原理是通过固体燃料燃烧产生高温气体，通过喷管喉衬进行排气，产生推力。喷管喉衬起到了固体发动机内部和外部环境的隔离作用，同时也承受了高温气体的冲击和高温环境的影响。喷管喉衬内部的流固耦合换热规律对固体发动机的工作效率和寿命都有着重要影响。
方法：本文采用数值研究方法，基于流固耦合换热理论，建立了一个仿真模型。首先，通过热传导方程计算喷管喉衬的温度分布。其次，采用雷诺平均N-S方程求解流场。最后，通过辐射传热方程和对流传热方程分别对外辐射传热和内部流动传热进行研究。
结果：通过数值模拟分析，得出以下结论：
1.喷管喉衬表面温度随着时间的增加而增加，最终趋于稳定。在相同工况下，不同材料的喷管喉衬表面温度存在差异，根据实际需求可以选择合适的材料。
2.固体发动机工作过程中，喷管喉衬内部流动产生的对流传热占主导，而辐射传热的作用相对较小。
3.喷管喉衬内部流动的速度和温度分布对换热效果有显著影响，喷管喉衬内部流动越充分，换热效果越好。
讨论：通过对固体发动机喷管喉衬流固耦合换热规律的数值研究，本文得出了一些有益的结论。然而，由于复杂的流动条件和换热机制，本研究还有一些局限性，例如未考虑喷管喉衬材料的热物性随温度变化的影响等。因此，未来的研究可以进一步完善模型，并考虑更多的参数来提高研究的准确性和可靠性。
结论：固体发动机喷管喉衬流固耦合换热规律是一个复杂但关键的问题。本文通过数值研究，得出了关于喷管喉衬表面温度、对流传热和辐射传热的一些结论，为固体发动机的设计和改进提供了有价值的参考。然而，目前的研究还有局限性，未来的研究可以进一步完善模型，并考虑更多的参数，以提高研究的准确性和可靠性。