脉冲式火箭发动机工作过程的数值分析+文献综述(6)
复杂，本文对交界面处和点火具排气孔侧面单独进行了网格划分，并以此为种子对整
个点火具划分网格，网格划分的单位为0.2mm，排气孔和交界面处的网格划分如图3.1
所示。点火具整体的网格划分情况如图3.2。
（a）排气孔内网格划分 （b）交界面网格划分
图3.1 排气孔处和交界面处的网格划
图3.2 点火具区网格划分
3.2.2.2 燃烧室的网格划分
燃烧室是发动机点火热冲击的主要作用区域之一，其中的流场变化关系到整个
发动机的性能。由于燃烧室内结构复杂，优尔面体结构网格很难对其进行精确的网格划
分，而四面体网格能够很好的对复杂形状的流场进行三文网格划分。因此本文采用四
面体网格对燃烧室划分网格。对于脉冲火箭发动机，燃烧室前端面是点火燃气首先充
满的区域，也是燃烧室与点火具交界面的过渡区域，需要对其进行单独的网格划分。
燃烧室前端面的网格划分如图3.3。燃烧室网格划分如图3.4。
图3.3 燃烧室前端面网格划分
图3.4 燃烧室区网格划分
3.2.2.3 转向装置和喷管的网格划分
转向装置由于结构复杂，所以本文采用四面体网格对其进行网格划分。喷管区
域的网格划分采用优尔面体结构，网格单位为0.5mm。转向装置和喷管区域的网格划分
如图3.5所示。
（a）转向装置网格划分 （b）喷管网格划分
图3.5 转向装置和喷管的网格划分
整个发动机内流场的网格划分如图3.6。
图3.6 脉冲火箭发动机网格划分
3.3 边界条件设置
在图3.2、图3.4和图3.5中，各个数字代表不同的边界条件：
1- 燃气流通交界面。点火具中的高温高压燃气沿着19个交界面进入燃烧室中。
2- 壁面边界条件，固壁还有前封头、后封头、点火装置外边界，都采用无滑移边
界条件，各方向的流动速度为零，并且以为壁面为绝热壁面。
3- 喷管出口。压设置为外界环境压强，初始值为0.1Mpa。
3.4 点火燃气热流冲击传播过程分析
为了便于对发动机内流场的参数的分析，本文在发动机不同位置设置了6个监测
点检测发动机内流场中的参数变化，如图3.7所示。
图3.7发动机内流场中监测点分布
图3.8所示为点火具中监测点1，2出的压力—时间曲线。图3.9为监测点3，4，5
出的压力曲线。图3.10为监测点6处的压力—时间曲线。由图可知，在点火开始之后，
点火具内的压强急速下降，监测点1，2处压力呈现交替式下降，说明点火具内存在压
力波且点火具内的压力波在点火具前后避免之间不断反射，使点火具内压力发生波
动。在点火之后0.6ms时点火具内压力降低至1Mpa以下，点火冲击过程基本结束。1ms
时点火具内压强已经降至接近常压。
图3.8 监测点1，2处燃气压力—时间曲线
图3.9 监测点3，4，5处压力时间曲线
观察图3.9可知，在0.03ms时，点火燃气的压力波到达推进剂前端面。0.22ms
时，点火燃气压力波传播到推进剂后端面。0.35ms时图3.10中监测点6处的燃气压力
曲线发生剧烈波动，说明点火产生的激波第一次到达发动机流场的出口处。图中的压