為研究姿軌控發(fā)動機射流換向閥門開/閉過程的復雜流場,采用耦合兩方程湍流模型的最小二乘無網(wǎng)格方法進行數(shù)值模擬,清晰捕捉到了合理的流場結(jié)構(gòu)與流動特征,成功模擬出附壁流動、主流的切換等復雜的非定常流動狀態(tài),給出了主流切換時間,能夠客觀地反應射流閥的基本切換過程。數(shù)值模擬結(jié)果為姿軌控發(fā)動機射流閥門的設(shè)計提供了參考,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際工程問題時具有良好的適應性。 

【文章來源】：彈道學報. 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個大氣壓，溫度300K。不帶閥芯裝置的計算模型，整個計算域離散點分布為90萬;帶閥芯裝置的整個計算域離散點分布為286萬，其中閥芯周圍離散點為56萬。先打開主流，將流場計算穩(wěn)定，再打開一側(cè)控制端使控制流進入流場，進行流場計算。2．5計算結(jié)果分析2．5．1不帶閥芯裝置的數(shù)值模擬1)穩(wěn)態(tài)計算結(jié)果。圖4給出了不帶閥芯裝置模型穩(wěn)態(tài)計算過程中馬赫數(shù)的變化情況。此時左右通道控制端做固壁處理。圖4穩(wěn)態(tài)計算結(jié)果(馬赫數(shù)云圖)從圖4中可以看出，隨著主流的流入，開始會形成左右對稱的流場結(jié)構(gòu)，如圖4(a)所示，隨著時間的推進，根據(jù)射流控制理論及主流自身紊流特性，主54

彈道學報第31卷流會向右側(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。此時左右控制端的壓力為4．65MPa左右。在穩(wěn)態(tài)計算結(jié)果的基礎(chǔ)之上，如圖4(c)所示，打開右端控制閥進行非穩(wěn)態(tài)計算。2)右側(cè)控制端打開的計算結(jié)果。圖5為在穩(wěn)態(tài)基礎(chǔ)之上打開右端控制閥后，計算得到的馬赫數(shù)隨時間變化的云圖，此時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，主流便發(fā)生了明顯偏轉(zhuǎn);在t=0．8ms時，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，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，主流已經(jīng)實現(xiàn)從右側(cè)到左側(cè)的切換，只是流場還沒有最終穩(wěn)定下來;在2．5ms時氣流實現(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)，進行二次切換的非穩(wěn)態(tài)計算。3)左側(cè)控制端打開的計算結(jié)果。在氣流完全切換至穩(wěn)定的左側(cè)附壁流動后，關(guān)閉右側(cè)控制端，打開左側(cè)控制端，對流場進行計算，所得的馬赫數(shù)隨時間變化的云圖如圖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，主流也實現(xiàn)了偏轉(zhuǎn)，但因為此時左右通道壓差較小，所以需要更長的時間實現(xiàn)主流的完全切換。主流實現(xiàn)完全切換的時間為6．5ms。對不帶閥芯裝置的模型進行計算，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】：
期刊論文
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[2]粘性流模擬中基于點云重構(gòu)的最小二乘無網(wǎng)格法[J]. 蔡曉偉,譚俊杰,張木,張旺龍,任登鳳.  南京理工大學學報. 2013(06)
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[7]噴口遮擋對射流式姿控火箭發(fā)動機性能的影響[J]. 徐勇,楊樹興,莫波,王玉芳.  固體火箭技術(shù). 2004(02)
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博士論文
[1]最小二乘無網(wǎng)格法的改進及其拓展應用研究[D]. 馬新建.南京理工大學 2012

碩士論文
[1]超音速射流雙穩(wěn)閥的數(shù)值模擬[D]. 薛曉強.浙江工業(yè)大學 2004



本文編號：3026360