高真空羽流指空間目標(biāo)上火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在高真空環(huán)境工作時(shí)產(chǎn)生的燃?xì)馍淞餮杆倥蛎洈U(kuò)散流動(dòng)狀態(tài)。這種急劇膨脹的羽流會(huì)對(duì)空間目標(biāo)產(chǎn)生沖擊、侵蝕,其產(chǎn)生的輻射特性已應(yīng)用于空間目標(biāo)的探測(cè)、識(shí)別。基于無(wú)碰撞的自由分子流理論模型對(duì)高真空羽流的流場(chǎng)進(jìn)行了快速預(yù)測(cè)分析方法研究,獲得了高真空羽流的膨脹、擴(kuò)散分布特性,得到了符合認(rèn)識(shí)的流動(dòng)規(guī)律結(jié)果,在計(jì)算得到高真空羽流流動(dòng)參數(shù)的基礎(chǔ)上,采用佛奧特線型函數(shù)描述稀薄氣體的展寬,結(jié)合逐線積分法+視在光線法計(jì)算得到高真空羽流的輻射特性。研究結(jié)果表明:高真空羽流的輪廓特性及擴(kuò)散分布是由噴管出口的點(diǎn)源強(qiáng)度所決定的,點(diǎn)源強(qiáng)度越強(qiáng),羽流擴(kuò)散的越厲害,同時(shí)軸線上無(wú)量綱的密度、溫度越高;噴管出口溫度相同時(shí),高真空羽流輻射強(qiáng)度隨點(diǎn)源增加而增強(qiáng);出口速度相同時(shí),羽流輻射強(qiáng)度隨點(diǎn)源增加而減小;在點(diǎn)源強(qiáng)度相同時(shí),羽流輻射強(qiáng)度與推力正相關(guān)。

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【部分圖文】：

圖1高真空羽流的坐標(biāo)系統(tǒng)

為獲得空間任意位置P(x,0,z)的氣體狀態(tài)，建立如圖1所示的三種空間坐標(biāo)系，并以表示羽流的點(diǎn)源強(qiáng)度，在空間任意位置的分子數(shù)密度n1(x,0,z)、宏觀速度U1(x,0,z)、W1(x,0,z)和溫度T1(x,0,z)可表示為噴口徑向尺寸和周向角度的定積分形式。公式(2)～(5)....

圖2不同方法計(jì)算的不同Kn數(shù)對(duì)應(yīng)的無(wú)量綱密度分布比對(duì)

圖2中上半部分是采用數(shù)值解析方法計(jì)算的高真空羽流無(wú)量綱的密度分布，下半部分為參考文獻(xiàn)[16]中采用DSMC方法以及Simons的Cosine-law模型計(jì)算的高真空羽流無(wú)量綱的密度分布。圖2(a)對(duì)應(yīng)的Kn=100，圖2(b)、(c)分別對(duì)應(yīng)的Kn=0.1、Kn=0.01。由圖2....

圖3不同點(diǎn)源強(qiáng)度下高真空羽流的無(wú)量綱流動(dòng)參數(shù)分布

計(jì)算表1各工況的高真空羽流場(chǎng)，從計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)在出口溫度恒定條件下不同點(diǎn)源強(qiáng)度的高真空羽流流場(chǎng)分布特性，圖3是工況T2流動(dòng)的無(wú)量綱參數(shù)分布圖，其中上半部分是點(diǎn)源強(qiáng)度1.5，下半部分為點(diǎn)源強(qiáng)度2.5。由圖3(a)可見(jiàn)，流場(chǎng)的數(shù)密度分布呈現(xiàn)“橢球”形態(tài)擴(kuò)散，以數(shù)密度下降到0.001作為....

圖4不同點(diǎn)源強(qiáng)度下軸線方向上的無(wú)量綱數(shù)密度和溫度分布

由圖4可見(jiàn)，隨著點(diǎn)源強(qiáng)度的增加，軸線上密度下降的越緩慢，并在10倍噴口直徑處趨于一致，無(wú)量綱溫度隨點(diǎn)源增強(qiáng)具有相似變化趨勢(shì)，在5倍噴口直徑處趨于穩(wěn)定，但是點(diǎn)源越強(qiáng)穩(wěn)定后的溫度越高，圖4(a)和圖4(b)比對(duì)可見(jiàn)，盡管?chē)姽艹隹诘臏囟群蛪簭?qiáng)不一樣，但是在保證其點(diǎn)源強(qiáng)度相同的情形下，羽....

本文編號(hào)：3891409