复合固体推进剂双螺杆挤出成型过程DEM-CFD耦合仿真

作者：王建; 刘皓; 赵亚风; 乔晓林; 李兴刚; 赵慧

来源：含能材料, 2021, 1-9.

• 复合固体推进剂
• 双螺杆挤出
• 离散单元法
• 计算流体力学
• 耦合仿真

复合固体推进剂含有固体颗粒较多，传统的有限元分析方法难以准确实现复合固体推进剂在双螺杆挤出过程的仿真模拟。离散单元法（DEM）与计算流体力学（CFD）耦合是一种适合复合固体推进剂生产过程仿真的有效方法，但实现难度很大。本文先基于标定的接触模型参数通过DEM实现了以铝粉和高氯酸铵为主要组分的固体推进剂固体颗粒在双螺杆挤出输送过程的模拟，再利用测得液相黏度模型参数通过DEM-CFD耦合计算实现了固体推进剂固体颗粒与液相在双螺杆挤出过程的耦合仿真。结果表明，通过DEM计算得到的固体推进剂固体颗粒在双螺杆中的输送与实验规律相符；对比DEM-CFD耦合仿真与DEM中固体颗粒仿真结果，可见加入了液相的DEM-CFD耦合仿真物料流动性比未添加液相的DEM固体颗粒更好，物料在螺杆输送段的填充率从20%提升到40%，固体颗粒平均输送速度提升150%，螺杆的受力变化不大。

• 单位
  西安航天化学动力有限公司; 机电工程学院; 北京航天试验技术研究所; 北京化工大学