LE-7A发动机喷管问题

在LE-7A发动机的研制过程中,喷管延伸段面临两个主要的问题.即在启动和关机过程中产生大边缘载荷以及再生冷却管路的破坏.研究结果表明,两种大边缘载荷的起因不同,一种是在启动和关机过程中,由于自由激波分离(FSS)和约束激波分离(RSS)的交变引起的.其中约束激波分离也是造成某些再生冷却管路破坏的原因.另一种大边缘载荷是起源于分离点的滞止和突然运动("跳跃")现象.本文集中讨论了两种大边缘载荷引起的LE-7A发动机的分离现象以及在启动、关机过程中喷管延伸段的某些再生冷却管路的破坏的现象.     

激波在狭缝中绕射过程研究

针对固体火箭发动机药柱存在裂纹的情况，对运动激波在狭缝中绕射传播的非定常流场进行了计算，得到了清晰的流场变化图谱，从流场图中可分辨出激波在狭缝中的传播过程。对不同深宽比的狭缝进行研究，发现流场结构存在明显差别，在深宽比较小时狭缝内压力波振荡较小，当深宽比超过一定值时狭缝内的压力波产生剧烈振荡。研究结果表明，该方法可很好地描述激波在狭缝中的传播过程。     

喷管扩张段绝热层的烧蚀计算

固体火箭发动机喷管的烧蚀预示是喷管结构分析的重要一环，本文用有限元法计算了喷管扩张段绝热层的烧蚀，计算中了对流换热１、材料热解及烧蚀吸热。计算结果与发动机热试车解决结果相近。     

喷管内横流流场的数值模拟

采用显式的原始ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ时间分裂格式和改进的ＴＶＤ ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式分别求解了二维轴对称喷管内横流流场的Ｎ－Ｓ方，得到了与理论分析结果相近似的流场结果图谱，并对以上两方法得到的结果进行了比较，结果表明：ＴＶＤ的方法具有更高的精度。文中还介绍了一种基于ＴＴＭ方法的改进的网格生成方法，用于生成贴壁性和正交性都比较好的网格，实现了完全由边界网点分布来确定内部网格点的分布。     

斜切反喷管流场的数值模拟

为了在级间分离期间提供反推力，许多固体火箭发动机前端都装有一组斜切反喷管。由于反喷管的气动型面具有许多尖点，并且在超声速区有一个台阶，喷管内存在一系列激波，而且亚声速区和超声速区互相混杂。本文用时间相关法数值模拟了反喷管流场，控制议程用Ｍａｃ Ｃｏｒｍａｃｋ显格式求数值解，边界参数采用物理边界条件和从双特征线方法推导来的有效的特征方法为计算，为于固壁边界点，在不同的区域采用不同的方法对计算方程组求     

固体火箭发动机碳/碳喷管喉部表面消蚀的气热化学分析

本文对先进大型固体发动机碳/碳喷管喉部的消蚀过程进行了气热化学分析,分析认为碳/碳喷管喉部表面消蚀的主要原因是水蒸气对碳的化学侵蚀.分析过程中应用了几个专有的数值计算程序,并用碳/碳材料表面消蚀速率和表面粗糙度的实验结果作了验证.计算结果表明,在模型中采用的从点火开始时平滑的初始碳/碳材料表面的层流附面层转变为稳定工作时粗糙的烧蚀碳/碳表面的紊流附面层状态时的假设,使实测消蚀数据和预测值十分吻合.     

缠绕复合材料喷管静力分析

本文对由一般曲线旋转得到的喷管进行了静力分析。文中讨论的喷管由缠绕复合材料构成,承受轴对称和非轴对称载荷作用。在采用有限元法分析时,通过Fourier转换将三维问题简化为二维求解。弹性矩阵中各参数采用合理假设只需由层状平面内三个弹性常数即可确定。文中给出缠绕复合材料喷管在内压和集中力作用下的位移分布算例,结果合理。本文推荐方法可供缠绕柔性喷管和其它类似结构分析时参考。     

混合与扩散同时进行的环形引射系统引射性能实验研究

本文设计了“混合与扩散同时进行”的环形引射系统,并结合其驱动引射式风洞,实验探讨了该系统的参数影响规律及混合特性,结果表明,引射器系统采取“同时混合扩散”方式可达到与传统的“等截面混合后再扩散”的方式相当的性能,但新方式下则大大缩短了系统结构尺寸,因而具有重要的实用意义。实验表明“同时混合扩散”方式只宜于应用在具有周向喷流特点的系统中,同时混合扩散角应与常规扩散角相当(β=6°)。研究表明,讨论喷流马赫数Ma_j对性能的影响应与面积比A_2/A_*的变化独立开来,Mα_j变化对性能的影响不超过10％,而面积比变化对性能的影响十分显著,在面积比与膨胀比适当的配合下,可获得较高的系统效率。     

短喷管型面设计

用特征线法计算出超音速短喷管的型并做了附面层位移厚度修正，对该型面的喷管流场求解了ＮＳ方程，证明流场指标符合要求，流场校测结果得到一致结论。     

低密度小喷管流场的DSMC直接模拟

用ＤＳＭＣ方法数值模拟了低密度轴对小喷管的流场流动，获得了相应的结果，并将所得结果与用差分求解Ｎ－Ｓ方程方法获得的结果进行了对比，二者吻合较好。