航天器在地外天體表面發(fā)射是飛行過程中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。發(fā)動機噴出的高速噴流對發(fā)射平臺的沖擊所引起的熱、力載荷,以及反射流對航天器產(chǎn)生的綜合作用,會在航天器表面形成擾動載荷,影響發(fā)射的精度和姿態(tài),甚至?xí)M一步導(dǎo)致航天器發(fā)射失敗,因此,有必要在發(fā)射平臺上安裝合理的導(dǎo)流裝置,使羽流順利排出,對發(fā)射平臺的干擾最小。本文通過了解國內(nèi)外真空羽流流動問題的研究現(xiàn)狀,結(jié)合稀薄氣體動力學(xué)相關(guān)理論,通過利用適用于稀薄氣體流場的數(shù)值計算手段——直接模擬蒙特卡羅方法（DSMC方法）,針對真空環(huán)境下航天器發(fā)動機噴流導(dǎo)流問題進行數(shù)值仿真,完成不同種類導(dǎo)流流場的仿真計算以及工況分析。主要內(nèi)容如下:（1）通過利用DSMC方法建立真空羽流導(dǎo)流流場的仿真計算模型,完成氮氣分子以及水蒸氣分子兩種單質(zhì)工質(zhì)氣體在真空環(huán)境下發(fā)動機噴流流場的數(shù)值求解,并對比分析兩種工質(zhì)下流場的差異性,初步獲得了真空環(huán)境下發(fā)動機羽流導(dǎo)流流場的分布規(guī)律及氣體物理參數(shù)數(shù)據(jù);（2）針對平板導(dǎo)流、斜板導(dǎo)流、圓錐導(dǎo)流三種導(dǎo)流方案,計算在發(fā)射過程中發(fā)動機噴流流場,獲得流場壓力、溫度、馬赫數(shù)等參數(shù)的分布規(guī)律,并與自由流場進行對比分析,得出錐面導(dǎo)流結(jié)構(gòu)效果最好的結(jié)論... 

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 真空噴流流場的研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外真空羽流流場問題的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 真空羽流流場的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 真空羽流流場DSMC方法研究-
    1.3 主要研究內(nèi)容
第2章 發(fā)動機真空噴流導(dǎo)流流場理論研究
    2.1 稀薄氣體動力學(xué)理論
        2.1.1 流動區(qū)域劃分
        2.1.2 速度分布函數(shù)
        2.1.3 稀薄氣體動力學(xué)三大基本假設(shè)
        2.1.4 玻爾茲曼(Boltzmann)方程
        2.1.5 分子的運動特性模型
    2.2 真空羽流導(dǎo)流流場DSMC方法研究
        2.2.1 DSMC數(shù)值計算方法基本思想
        2.2.2 DSMC方法仿真程序的流程以及計算步驟
        2.2.3 DSMC方法程序關(guān)鍵步驟的程式化處理
    2.3 本章小結(jié)
第3章 發(fā)動機真空噴流導(dǎo)流流場數(shù)值方法研究
    3.1 導(dǎo)流結(jié)構(gòu)物理模型的建立
        3.1.1 物理模型的建立
        3.1.3 初始流動參數(shù)及邊界條件設(shè)定
    3.2 真空羽流導(dǎo)流數(shù)值方法驗證
        3.2.1 實驗一
        3.2.2 實驗二
    3.3 探究不同工質(zhì)流場的差異性分析
        3.3.1 仿真模型及仿真工況
        3.3.2 仿真結(jié)果
    3.4 本章小結(jié)
第4章 發(fā)動機噴流導(dǎo)流結(jié)構(gòu)方案研究
    4.1 羽流的自由流場與導(dǎo)流流場對比研究
        4.1.1 仿真工況及邊界條件
        4.1.2 仿真結(jié)果
    4.2 導(dǎo)流結(jié)構(gòu)與噴管間的距離的影響研究
        4.2.1 平板導(dǎo)流結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真
        4.2.2 斜板導(dǎo)流結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真
        4.2.3 直圓錐面導(dǎo)流方案數(shù)值仿真
    4.3 圓錐面導(dǎo)流方案對比研究
        4.3.1 母線斜率對導(dǎo)流流場的影響
        4.3.2 凹錐對導(dǎo)流流場的影響
    4.4 出口參數(shù)變化對導(dǎo)流流場規(guī)律的影響研究
        4.4.1 出口流速
        4.4.2 出口壓力
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝



本文編號：3730137