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将塞式喷管概念扩展到水下固体火箭发动机应用领域,为了研究高背压环境下塞式喷管的水下流动分离特性,建立水下塞式喷管流动分析模型,并采用流体体积法(VOF)两相流模型对设计马赫数2.0的环喉型圆锥塞式喷管水下工作时的过膨胀流场进行了气/水耦合数值模拟,计算考虑了气体的压缩性和粘性。计算结果显示:圆锥塞式喷管在水下的过膨胀流动也存在间歇性的颈缩、胀鼓以及回击等不稳定现象;与空气环境下的工作条件不同,气/水界面表现出类似于壁面的约束作用,塞锥外流场形成的波系结构由塞锥壁面和内喷管出口下游气/水界面共同决定;水下超声速气体射流的不稳定振荡引起喷管出口背压和气/水界面的脉动,塞锥表面的分离流场随射流的振荡而变化,根据流场激波结构以及塞锥表面分离特征的不同,可以区分为5种不同的分离流动形态;塞式喷管在水下和空气环境下的分离流动振荡的驱动机理不同,水下分离流场的振荡主要受气/液两相相互作用诱导的射流振荡过程的影响,分离流场附近壁面压强振荡频率覆盖0~1000Hz范围内的较宽频带,且没有显著的特征频率。 相似文献
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为了对离子发动机光学系统进行数值分析,开发了考虑电荷交换的三维离子发动机栅极粒子模拟程序。模拟程序采用单元内粒子(PIC)方法,光学系统为双栅极结构,推进剂采用氙,总加速电压为1600V,栅极间距为1mm,粒子之间的电荷交换碰撞模型采用蒙特卡洛方法。采用链式存储结构存储粒子信息,可以实现数组式存储方法所不能实现的功能。使用粒子模拟程序对离子发动机光学系统进行了粒子模拟,模拟得到了栅极间的电场分布和氙离子空间分布。模拟结果表明,在所取工作参数下氙离子全部通过了栅极孔,未撞击到栅极上,验证了参数的合理性。 相似文献
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应用Simple方法进行了固体火箭发动机燃烧室中的三维流动仿真。所考虑的物理因素如下:翼柱型药柱,三维加质不可压湍流,移动的燃面边界,燃气的热辐射等。方程为:三维连续、动量和能量方程,k-ε湍流模型,三维热辐射通量方程等。为了处理燃面移动边界,提出了标记网格示踪技术。计算结果获得了固体火箭发动机燃烧室翼柱型药柱中三维流动的参数分布。同时,揭示了某些新现象和新规律:翼和柱通道间的几何匹配及其中的加质强度对流动参数有强烈的影响,甚至可能发生反向流动和旋涡;在一定条件下,翼通道下游附近可能产生明显的周向旋涡。 相似文献
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数值模拟了内喷管面积比、内喷管型式和塞锥截短对塞式喷管性能的影响,比较了不同结构参数选择下对应的塞锥尺寸。内喷管在地面处于欠膨胀和完全膨胀时塞式喷管的性能高于内喷管在地面处于过膨胀时的性能;内喷管为矩型喉部矩型出口二维喷管的塞式喷管效率最高,内喷管为圆喉方型出口和圆喉矩型出口的塞式喷管性能接近,但都比具有二维内喷管的塞式喷管效率稍低;塞锥截得越短,塞式喷管的效率越低,不同塞锥截短率塞式喷管的性能差别随着压比的增加而减小;随着塞锥长度的增加,塞锥长度对塞式喷管性能的影响逐渐降低。 相似文献
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