摘要：通过研究长尾喷管烧蚀机理,建立了一套模拟长尾喷管烧蚀的实验方法,设计了研究长尾喷管发动机烧蚀性能的实验装置,并进行了正常状态和过载状态下的长尾喷管烧蚀实验,同时获得了烧蚀实验数据及烧蚀形貌。通过建立的数值计算模型,开展了对长尾喷管烧蚀的数值计算研究。将实验结果与数值模拟结果进行了对比分析,两者在一定程度上吻合较好,从一个侧面验证了数值模拟的有效性。

摘要：为了研究固体火箭发动机内高速高浓度冲刷条件下4D编织炭/炭复合材料的烧蚀行为,本文采用一种特别设计的小型实验发动机开展热试实验研究,分别测量获得了试验后炭/炭材料试件的炭棒和纤维束最大烧蚀率,并细分析了冲刷区域和非冲刷区域的烧蚀形貌和微观结构。结果表明:在核心冲刷区域,炭/炭材料试件表面出现了明显的凹坑;结合数值模拟结果可知当颗粒冲刷速度超过一定值后,机械剥蚀效应会大幅增加,是炭/炭材料烧蚀加剧的主导因素;和通常状态不同,在实验条件下,炭棒比纤维束更易受到两相流侵蚀;在颗粒的冲蚀作用下,炭棒表面形成了大量类陨石坑的孔洞,炭棒中的纤维头部几乎是平的,并且低于周围的基体;另外根据试验后试件的微观形貌,讨论了炭棒和纤维束之间界面的几种破坏模式,分析了界面易于被破坏的原因。

摘要：固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的工作环境面临高温、高压、高速燃气流和大量凝聚相颗粒的烧蚀和冲刷,对材料的抗烧蚀性能和热结构特性要求十分严格。因此,从烧蚀实验和热结构特性实验研究、热结构特性预测与气体-颗粒两相流数值模拟三个方面,论述了轴编C/C复合材料的烧蚀及热结构特性研究进展。总结讨论了实现真实烧蚀工作环境的模拟和影响烧蚀实验参数的控制是高温烧蚀实验的难点,对于铝颗粒添加下工况的烧蚀实验和在细观尺度下热结构特性参数的测定实验是重点;提出从实验件类型、实验系统设计和对比有无铝颗粒添加下的工况进行烧蚀实验;提出采用一种热稳定性材料取代界面的实验方案进行热结构特性参数的测定实验。在热结构特性研究的细观尺度方面,组分材料之间的界面对热结构特性的影响有待深入研究,提出在代表性体积单元模型的基础上引入温度的周期性边界条件来实现热结构参数的预测。在气粒两相流数值模拟方面,发动机内不同相之间相互耦合作用以及对轴编C/C复合材料的机械侵蚀是数值模拟研究的难点,提出使用SDPH-FVM耦合的方法去解决内流场燃烧流动的问题,进一步可用来揭示内流场燃烧流动机理。