為研究固體火箭發(fā)動機燃氣流對擺動噴管性能的影響規(guī)律,運用離散相模型對擺動噴管內復雜三維兩相流動進行數(shù)值仿真,重點分析了不同擺角下凝相粒子濃度與粒徑的影響。結果表明,噴管有無擺動時,噴管效率均隨粒子濃度和粒徑的增大而下降,推力系數(shù)隨粒子濃度增大而增大;無擺動時,推力系數(shù)不隨粒徑變化,擺動5°后,隨粒徑增大而下降。此外,小粒徑粒子可增強矢量特性,而大粒徑粒子抑制了噴管矢量特性。 

【文章來源】：彈箭與制導學報. 2020,40(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

柔性噴管結構示意圖

采用Fluent軟件進行數(shù)值仿真,其中氣相方程使用有限體積法離散,無黏對流通量采用Roe平均方式進行MUSCL插值,黏性通量采用二階迎風格式進行離散,時間推進采用隱式格式,湍流黏度采用Realizable k-ε模型。計算中所用的氣相邊界條件有壓強入口邊界、壓強出口邊界、對稱邊界以及絕熱固壁邊界。考慮到燃氣凝相的體積分數(shù)遠小于氣相的體積分數(shù),利用離散相模型計算凝相粒子軌跡,忽略凝相粒子之間的碰撞、破碎等作用,并假設燃氣凝相與氣相僅存在阻力和對流換熱,同時凝相粒子與壁面之間為彈性碰撞,無質量與能量交換。為使凝相粒子在入口均勻噴射,采用面射流源投放方式,入口處凝相粒子流速、溫度與當?shù)貧庀鄥?shù)相同。凝相粒子選用Rosin-Rammler分布,其粒徑d與直徑大于d的顆粒質量分數(shù)wd關系為:

式(2)～式(4)中:F、Fx與Fy分別為噴管產(chǎn)生的合力、軸向推力及擺動產(chǎn)生的側向力,可由噴管壁面壓強積分得出;比沖Isp為推力與燃氣質量流量(包括凝相與氣相流量)之比;I0sp為純氣相條件下,理想噴管的理論比沖[10]。3 結果與分析

【參考文獻】：
期刊論文
[1]固體發(fā)動機飛行橫向過載下絕熱層燒蝕探究[J]. 劉中兵,郜偉偉.  固體火箭技術. 2018(04)
[2]飛行過載下燃燒室凝相粒子沉積特征數(shù)值研究[J]. 劉長猛,余貞勇,李侃,趙金萍.  固體火箭技術. 2017(03)
[3]高溫高壓環(huán)境中凝相顆粒粒度分布實驗研究[J]. 彭小波,張勝敏,萬小朋.  彈箭與制導學報. 2012(03)
[4]高過載下固體發(fā)動機內Al2O3粒子運動狀況的數(shù)值模擬[J]. 李越森,葉定友.  固體火箭技術. 2008(01)
[5]兩相流環(huán)縫塞式噴管設計方法[J]. 謝侃,劉宇,任軍學,廖云飛.  航空學報. 2007(06)
[6]固體火箭發(fā)動機塞式噴管兩相流場與性能分析[J]. 任軍學,劉宇,謝侃.  航空學報. 2007(S1)
[7]兩相流環(huán)縫塞式噴管理想型面的設計方法[J]. 謝侃,劉宇,任軍學,廖云飛.  固體火箭技術. 2007(03)
[8]過載條件下固體發(fā)動機內流場數(shù)值模擬[J]. 何國強,王國輝,蔡體敏,阮崇智,王富春.  推進技術. 2002(03)
[9]固體發(fā)動機噴管出口凝相微粒粒度分布研究[J]. 張宏安,葉定友,侯曉,高波.  固體火箭技術. 2001(03)
[10]固體火箭發(fā)動機凝聚相微粒分布研究現(xiàn)狀[J]. 張宏安,葉定友,侯曉.  固體火箭技術. 2000(03)

碩士論文
[1]固體火箭發(fā)動機兩相流計算模型分析與比較[D]. 武利敏.哈爾濱工程大學 2007
[2]固體火箭發(fā)動機兩相流特性研究[D]. 張旭.哈爾濱工程大學 2006
[3]固體火箭發(fā)動機氣—固兩相流的數(shù)值模擬[D]. 楊丹.哈爾濱工程大學 2006



本文編號：3321522