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固体推进剂裂纹内局部燃烧流动的流固耦合数值模拟研究

采用MPCCI流固耦合软件实现了流体计算软件(FLUENT)和固体计算软件(ABAQUS)之间有效的耦合。运用此耦合机制计算了裂纹内流动与燃烧的流固耦合问题。通过UDF(用户定义函数)编程,建立裂纹点火模型。重点分析了裂纹内燃气压强与边界变形的耦合作用,并得出药柱失效原因,为裂纹的动态扩展提供了较好的预测方法。结果显示,与不考虑裂纹变形作用相比,考虑裂纹变形作用后,火焰峰传播到定点所需时间减小,压强比降低;在裂纹尖端,宽度小的裂纹内压强较大,所导致的结构变形较大;在不同入口升压梯度作用下,裂纹尖端呈现周期振荡现象,而且升压梯度越大,振荡频率越大,同时,所导致的变形越大,裂纹最容易出现扩展;当裂纹入口升压梯度较小,裂纹边界的动态振荡存在与裂纹共振的可能而导致结构失效;当裂纹入口升压梯度较大,较高的裂纹尖端压强冲击是其主要失效原因。


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