固体火箭冲压发动机越来越受到人们的重视,如何组织好富燃燃气与空气在补燃室内的掺混和燃烧,提高二次燃烧效率,已成为固冲发动机研制中急需解决的关键技术之一。 在分析补燃室内气体流动过程的基础上,建立了冲压发动机补燃室内化学反应流动简化模型,应用地面试验数据验证了流动模型和数值算法的正确性。利用CFD方法研究了补燃室头部距离、一次燃气喷嘴面积和进气道夹角对火箭冲压发动机补燃室内燃料与空气进行掺混和燃烧机理的影响。研究结果表明:(1) 补燃室头部距离的增加能增强补燃室头部回流以及提高燃料在补燃室后段分布的均匀性,但也减少了燃料与空气在补燃室后段进行掺混和燃烧的长度:(2) 在一定范围内,增加一次燃气喷嘴面积能提高冲压发动机燃料的燃烧效率:(3) 进气道夹角对冲压发动机中燃料的燃烧影响复杂,对于采用对称结构喷嘴的冲压发动机,当进气道夹角等于180°时,燃料与空气的掺混效果最好;而对于一次燃气喷嘴采用不同偏心结构的冲压发动机,补燃室内流场与燃料燃烧效率随进气道夹角变化的规律基本相似。 本文的研究结果对冲压发动机二次燃烧的组织、冲压发动机的设计以及进步的研究有一定的参考和指导意义,亦具有一定地工程应用价值。