微细孔道内火药燃烧和燃气流动特性研究(3)
2.利用MacCarmack差分格式完成数值计算
3.采用VB编写计算机程序
4.对数据进行理论分析
2 孔道内火药燃烧与燃气流动特性
2.1 火药燃烧速率
2.1.1 几何燃烧定律
推进剂用压伸、烧铸或其它方法成形后，就成为推进剂装药或推进剂药柱，简称为装药或药柱。如果装药的物理和化学性能和装药的成分各处都一致，装药表面同时被点燃，在相同的条件下燃烧，那么燃烧表面会以相同的速度沿法线方向向中心移动。我们称这种燃烧规律为几何燃烧定律。
实践证明几何燃烧定律是基本正确的。尽管装药的燃烧不可能严格遵照上述理想化的假设，但从宏观上看，几何燃烧定律仍可反映推进剂稳态燃烧的基本情况，故仍为人们所公认。利用几何燃烧定律，可以根据纯几何关系推导出燃烧过程中装药燃烧面理论上的变化规律，这样为设计人员在估算固体火箭发动机性能时提供了方便。同时，几何燃烧定律也为定义推进剂的燃烧速度奠定了基础。
2.1.2 燃烧速度
假设在 时间内，在一定条件下，推进剂装药的固相燃烧表面沿其法线方向向内推进一定距离 ，则定义 为装药在此条件下的法线燃烧速度，简称燃速，记以r
(2.1)
可见，所谓燃速，就是推进剂装药固相表面在燃烧过程中沿其法线方向的移动速度。
应该指出，为了某些需要，有时还引入重量燃速或质量燃速的概念。所谓重量燃速或质量燃速，就是单位时间内，单位装药燃烧面积上固相推进剂消失的重量或质量，常以 或 表示。显然法线燃速同质量燃速或重量燃速之间有如下的关系
， ，
式中 ——推进剂的重度
——推进剂的密度
g——重力加速度
燃速是推进剂的重要性能参数。推进剂的燃速决定于它本身的化学组成和物理结构，以及火箭发动机所承受的加速度，装药的形状等。
2.1.3 燃速定律——压力对燃速的影响
实验与理论均证明：当推进剂的性质一定时。燃气压力是影响推进剂燃烧速度的主要因素。因而很久以来，人们就对压力影响燃速的规律进行了比较深入的研究，并得出了燃速与压力的关系式，这种关系式常称为燃速定律。
由于推进剂种类不同，所研究的压力范围不同，不同研究者所提出的燃速定律的具体表达式也不相同。常用的燃速定律有以下三种：
（1）指数燃速定律 它的燃速表达式为
(2.2)
式中 r——装药的法线燃速
a——燃速系数
n——燃速压力指数
p——燃烧室压力
a、n由实验确定，取决于推进剂性质、装药初温和燃烧室的压力范围。在计算时要注意由于a与r有相同的单位和量纲，因而 本身就变为无量纲量了。