化学反应热对二次流矢量影响研究

推力矢量控制(TVC)是控制固体火箭发动机推力大小和方向的关键技术.本文研究了喷管中主流和射流之间发生反应产生的热对射流推力矢量控制效果的影响.应用涡耗散概念模型(EDC),通过总包反应建立化学反应模型,对主流还原性燃气与氧化性射流的反应进行数值计算,并与不发生反应的工况进行对比.应用欧拉-欧拉气液两相流模型-离散项模型,在单液滴蒸发模型的假设下,将液滴运动方程和能量方程进行耦合,求解主流燃气与二次液滴的汽化与氧化混合反应过程.在小流量比条件下,由于氧化反应的放热,反应工况的侧向控制力提升了10.5％,推力矢量角提升为10.8％,有效改善了推力矢量控制效果.当液滴直径处于40～60μm,矢量控制效果最佳;由于液滴温度的变化范围有限,不会对矢量控制效果产生显著影响;速度对于矢量控制效果无显著影响.与气相射流系统相比,液相射流系统对矢量控制效果产生负面影响,推力矢量角减小3％ ～5％,因此,在工程应用中应用液相系统更为合适.