為研究姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)射流換向閥門開/閉過程的復(fù)雜流場(chǎng),采用耦合兩方程湍流模型的最小二乘無網(wǎng)格方法進(jìn)行數(shù)值模擬,清晰捕捉到了合理的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)與流動(dòng)特征,成功模擬出附壁流動(dòng)、主流的切換等復(fù)雜的非定常流動(dòng)狀態(tài),給出了主流切換時(shí)間,能夠客觀地反應(yīng)射流閥的基本切換過程。數(shù)值模擬結(jié)果為姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)射流閥門的設(shè)計(jì)提供了參考,耦合兩方程湍流模型的最小二乘無網(wǎng)格方法在求解射流閥切換過程這一實(shí)際工程問題時(shí)具有良好的適應(yīng)性。 

【文章來源】：彈道學(xué)報(bào). 2019,31(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

帶閥芯裝置的計(jì)算模型

?10MPa，溫度300K;左右控制端控制流入口壓力為6．0MPa，溫度300K;不帶閥芯裝置的計(jì)算模型，出口壓力為3．5MPa，溫度300K，帶閥芯裝置下部左右兩側(cè)出口壓力為1個(gè)大氣壓，溫度300K。不帶閥芯裝置的計(jì)算模型，整個(gè)計(jì)算域離散點(diǎn)分布為90萬;帶閥芯裝置的整個(gè)計(jì)算域離散點(diǎn)分布為286萬，其中閥芯周圍離散點(diǎn)為56萬。先打開主流，將流場(chǎng)計(jì)算穩(wěn)定，再打開一側(cè)控制端使控制流進(jìn)入流場(chǎng)，進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算。2．5計(jì)算結(jié)果分析2．5．1不帶閥芯裝置的數(shù)值模擬1)穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果。圖4給出了不帶閥芯裝置模型穩(wěn)態(tài)計(jì)算過程中馬赫數(shù)的變化情況。此時(shí)左右通道控制端做固壁處理。圖4穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果(馬赫數(shù)云圖)從圖4中可以看出，隨著主流的流入，開始會(huì)形成左右對(duì)稱的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，如圖4(a)所示，隨著時(shí)間的推進(jìn)，根據(jù)射流控制理論及主流自身紊流特性，主54

彈道學(xué)報(bào)第31卷流會(huì)向右側(cè)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如圖4(b)所示，并最終形成穩(wěn)定的右側(cè)附壁流動(dòng)。此時(shí)左右控制端的壓力為4．65MPa左右。在穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)之上，如圖4(c)所示，打開右端控制閥進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)計(jì)算。2)右側(cè)控制端打開的計(jì)算結(jié)果。圖5為在穩(wěn)態(tài)基礎(chǔ)之上打開右端控制閥后，計(jì)算得到的馬赫數(shù)隨時(shí)間變化的云圖，此時(shí)左通道控制端做固壁處理。圖5右側(cè)控制閥打開后馬赫數(shù)變化歷程從圖5中可以看出，在t=0．4ms時(shí)，主流便發(fā)生了明顯偏轉(zhuǎn);在t=0．8ms時(shí)，主流已經(jīng)在下部經(jīng)過分流尖劈從右出口逐漸轉(zhuǎn)向左出口;在t=1．2ms時(shí)，大部分的主流已經(jīng)經(jīng)由下部左側(cè)出口流出;t=1．6ms時(shí)，主流已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從右側(cè)到左側(cè)的切換，只是流場(chǎng)還沒有最終穩(wěn)定下來;在2．5ms時(shí)氣流實(shí)現(xiàn)了從右側(cè)附壁流到左側(cè)附壁流的完全切換。完全切換后的左通道控制端附近的壓力為5．6MPa，右通道控制端附近的壓力為6．0MPa。在此基礎(chǔ)之上，打開左通道控制端，關(guān)閉右通道控制端(做固壁處理)，進(jìn)行二次切換的非穩(wěn)態(tài)計(jì)算。3)左側(cè)控制端打開的計(jì)算結(jié)果。在氣流完全切換至穩(wěn)定的左側(cè)附壁流動(dòng)后，關(guān)閉右側(cè)控制端，打開左側(cè)控制端，對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，所得的馬赫數(shù)隨時(shí)間變化的云圖如圖6所示。圖6左側(cè)控制閥打開后馬赫數(shù)變化歷程從圖6中可以看出，在6．0MPa的控制壓力下，主流也實(shí)現(xiàn)了偏轉(zhuǎn)，但因?yàn)榇藭r(shí)左右通道壓差較小，所以需要更長(zhǎng)的時(shí)間實(shí)現(xiàn)主流的完全切換。主流實(shí)現(xiàn)完全切換的時(shí)間為6．5ms。對(duì)不帶閥芯裝置的模型進(jìn)行計(jì)算，在右通道控制端6．0MPa壓力的作用下，主流從右側(cè)附壁流在2．5ms內(nèi)成功切換至左側(cè)附壁流。在此基礎(chǔ)之上，關(guān)閉右通道控制端，打開

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3026360