Al/AP粉末发动机是一种利用超细铝(Al)粉颗粒作为燃料及高氯酸铵(AP)粉末作为氧化剂的高能动力装置,具有推力可调、结构简单的优点,在民用及军事领域具有广泛的应用前景。本文采用了数值仿真与试验相结合的方法,对粉末的非同轴式冷态喷注供给、发动机内流场特性、粉末颗粒燃烧特性以及Al/AP非同轴式粉末发动机点火可行性进行了研究,具体工作如下:(1)Al/AP粉末非同轴式喷注掺混过程的数值模拟。通过数值模拟得到了粉末颗粒在燃烧室内的分布情况,研究了不同构型燃烧室内的颗粒相分布特点、不同直径铝颗粒进入燃烧室后的流动特征。计算结果表明:粉末颗粒直径越小,颗粒的随流性越好,粉末颗粒在径向上的扩散作用就越强,有利于粉末在整个燃烧室的离散与掺混。安装隔板后,隔板各节的凹槽内会产生回流区域,粉末受到凹槽内的气流卷吸作用,延长了下游颗粒在燃烧室内的滞留时间;对于安装了火焰稳定器的燃烧室,粉末在火焰稳定器下游掺混并呈螺旋状前进,粉末流化及离散效果较好。(2)非同轴式Al/AP粉末发动机燃烧室内燃烧过程数值模拟。研究了颗粒粒径、流化气质量流量、颗粒质量流量比、燃烧室构型等不同因素对温度分布、颗粒燃烧效率、组分分布以及颗粒蒸发位置与粒径变化等参数的影响。计算结果表明:直径越小的铝颗粒蒸发燃烧区域起始位置越靠近燃烧室头部,较好的随流性增强了铝颗粒在燃烧室内的径向扩散,燃烧更加充分;增大流化气的质量流量可以提升燃烧室内的温度峰值与喷管出口的喷气速度,但是蒸发燃烧区域的位置区间整体会向燃烧室的中部移动,粉末燃料与组分的径向扩散减弱;在低质量流量比(?)时,普通构型的燃烧室内颗粒的燃烧效率较低,安装隔板与火焰稳定器可以提升颗粒的燃烧效率:安装隔板对低?时的颗粒燃烧效率提升明显,而安装火焰稳定器对?较高即氧化剂流量较大时的颗粒燃烧效率提升明显。当?在一定的范围内(2???5),安装隔板或火焰稳定器推力后提升15%至40%。(3)搭建了非同轴式喷注Al/AP粉末发动机试验平台,进行了粉末冷态流化喷注试验与热态点火试验。粉末喷注试验能够实现发动机燃料的持续供应,验证了流化装置的可行性;热态点火试验测试了发动机工作过程中距离燃烧室尾部120mm处的压力变化,将工作平均压力试验值与数值模拟结果进行对比,验证了计算模型与结果的正确性。