在高金属含量发动机,如铝冰固体火箭发动机、金属燃料冲压发动机以及金属含量较高的复合推进剂固体火箭发动机的研究中发现,燃烧室压强的理论预估值与实验结果有较大的偏差。为了提高燃烧室压强理论预估的精度,在压强计算中考虑两相流以及推进剂燃烧过程的影响,对传统的压强计算理论进行修正。首先通过适当的简化和假设,把喷管两相流简化为两相冻结流、两相平衡流、两相常滞后流、两相等温流、颗粒定温流等模型,在不同的模型下通过推导得到喷管流量的表达式,并据此得到考虑两相流影响的燃烧室平衡压强的计算公式。然后根据已有的一维内弹道数值计算方法,提出二维/三维燃烧室压强稳态数值计算法,在数值计算中考虑两相流或推进剂燃烧过程对压强的影响。计算两相流时,先用热力计算得到推进剂完全燃烧的两相产物参数,再用Fluent软件求解流动过程。计算燃烧时,根据推进剂配方给定燃面入口反应物参数,用有限速率/涡耗散模型计算气相燃烧过程,用颗粒表面反应模型考虑金属颗粒的燃烧。数值计算求解发动机内流场特别是喷管内两相流场参数,得到发动机稳定工作状态下的燃烧室压强。考虑到数值计算方法没有得到燃烧室压强的计算公式,因此针对考虑两相流的数值计算法,在不同发动机工作状态下进行稳态计算,对喷管流量值和燃烧室压强的关系进行拟合,以颗粒含量ε、颗粒粒径d_p为自变量,得到考虑两相流影响的喷管流量公式,据此推导燃烧室压强计算式,得到用两相流数值解修正的燃烧室压强。把上述四种方法用于金属铝含量为14%~30%的HTPB复合推进剂固体火箭发动机以及铝含量为50%的铝冰发动机的燃烧室压强计算,并与实验结果进行比较,发现:1)在考虑两相流的平衡压强公式中,两相冻结流模型的计算结果与实验间误差大于15%,两相平衡流模型与基本压强计算式的结果接近,与实验误差约为10%,两相等温流模型和颗粒定温模型的计算结果误差为5%左右,两相常滞后模型的计算结果在5%~10%之间;2)使用两相流数值计算的方法提高了压强计算结果的精度,使用不同两相流数值模型时,压强计算结果的误差都低于5%;3)使用考虑推进剂燃烧的数值计算方法求解时,压强计算结果的误差低于6%;4)用数据拟合的方法得到的燃烧室平衡压强修正公式对18%左右铝含量的HTPB推进剂和40%~50%铝含量的铝冰推进剂发动机的压强计算结果表明,修正后的压强公式计算误差小于6%。通过对原有压强计算方法的改进,提出了一些新方法,通过与实验比较发现,在两相等温流模型和颗粒定温模型下得到的压强公式的计算结果误差相对较低,考虑了两相流的影响,可用于工程计算。两相流数值计算能较准确地预估发动机燃烧室压强,在该方法的基础上用数据拟合的方法得到的平衡压强公式保持了数值计算结果的精度,同时计算简单实用。考虑推进剂燃烧的数值计算由于模型不准确且缺乏详细的反应参数,燃烧室压强的计算结果相比两相流计算的精度稍低,需要用热力计算的结果验证,在实际计算中推荐使用两相流数值计算和数据拟合的方法。