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矢量二元收扩喷管热射流复杂流场特征研究 总被引:4,自引:0,他引:4
提出了一种二元收-扩矢量喷管的概念,用热射流实验台对二元矢量喷管进行了过膨胀状态下的喷管模型热态实验。测量了喷管壁面静压和喷管出口总压分布,用红外热成像技术给出了二元喷管热射流场的清晰画面,并对流场特征进行了描述和分析。研究表明,在非设计状态,二元喷管管内有明显的流动分离现象,喷口射流总压严重畸变,在热射流流场中,射流流场呈现双势核结构。 相似文献
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采用热线风速仪,利用单斜丝,对宽高比W/H分别为1,4,8,12,16的5个圆转矩形收敛喷管和一个轴对称喷管的射流对称面上雷诺剪应力分布特性进行了实验研究。研究发现:在喷口下游不同截面上,射流宽、窄对称面上的雷诺剪应力沿径向均先缓慢增大,到达射流边界后迅速减小,射流边界逐渐沿径向外移。矩形喷管射流相比轴对称射流具有较强的旋流,雷诺剪应力较大,且随着宽高比增大,旋流强度增大,剪应力也逐渐提高,导致了射流与外流掺混增强。宽高比大于8以后,增大幅度逐渐减小。射流宽、窄对称面上的分布规律相同。 相似文献
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蒸汽引射方案是引射式超声速风洞的可选方案,为考察该方案产生凝结激波的条件及其水蒸汽凝结对引射系统性能的影响,在Fluent平台上采用自定义模块耦合希尔动量模型,编写了能模拟高速气流中水蒸汽凝结的计算程序。校验了数值模型和方法的可靠性。在此基础上,对蒸汽引射流场内的水蒸汽凝结问题进行了初步数值研究。得到喷管、引射流场参数以及液滴质量百分数、结核增长率的分布。结果表明:(1)水蒸汽凝结主要发生在引射喷管和喷管出口膨胀区中。其中,在引射喷管内的蒸汽凝结占大部分。凝结核增长为主要特征。(2)初始结核区位于超声速气流是凝结激波产生条件。采用饱和蒸汽引射可避免产生凝结激波。(3)尽管是否考虑凝结/无凝结效应会造成引射流场产生差异,但两者总体相似。(4)水蒸汽凝结会给引射系统带来较大的性能损失,但通过改进气动轮廓可减小其影响。 相似文献
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球面收敛二元扩张矢量喷管热射流特征的实验研究 总被引:2,自引:0,他引:2
为了获得球面收敛二元扩张矢量喷管热射流特征,在小型热射流实验台架上运用红外热像显示和流场测量,在总温673~823K、喷管落压比(NPR)1.46~2.25状态下,对不同喉道宽高比、俯仰角和偏航角的热射流特征进行了实验研究。在本研究范围内,NPR对矢量喷管上壁面附面层流动影响不大;在扩张上壁附面层分离的情况下.壁面附近的流线被上抬,形成“马鞍”形异型总压分布;喷121出121下游的激波呈现一连串的“葫芦”状,随喷管矢量角的增大,流场的不对称性越明显;在收扩喷管喉道宽高比(ARi)为2时,热射流被分成两股。 相似文献
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利用数值模拟方法,分别求解以SA、SSTk-ω、EASMk-ω或k-ζ湍流模型封闭的RANS方程,针对单/双缝引射的激波控制射流推力矢量喷管展开研究,在多个主喷流压比NPR(4.6,7.0,8.78,10.0)和次主流压比SPR(0.7,1.0)下,系统考察了四种不同湍流模型对射流推力矢量喷管内外流场的流场结构,性能参数及主喷管内壁面压力分布的预测能力,探讨了由激波控制产生的推力矢量随不同参数的变化规律。数值计算结果表明,四种湍流模型都能比较准确地预测出射流推力矢量喷管的性能参数和喷管流场结构,双缝引射的推力矢量效率并不一定优于单缝引射。 相似文献
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本文采用实验和数值模拟的方法,在吹风比分别为0.5、1.0、1.5、2.0的情况下,研究了圆柱单孔二次射流的贴壁性及速度分布。通过对比不同截面位置的流动轨迹和速度分布,发现圆柱孔射流流场的速度分布与圆柱扰流流场的类似。射流出口的最大速度并不位于射流孔中心位置,u值也不是在射流孔中心位置最高。 相似文献
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为了研究火箭起飞时不同注水参数对火箭尾焰喷流流场的影响规律,以某火箭发动机缩比喷管为研究对象,基于计算流体力学(CFD)方法及Mixture多相流模型开展了注水时单喷管火箭喷流流场的数值计算研究。以注水速度、流量、位置等注水条件为变量,量化分析了注水对火箭喷流平均温度、压力、速度和湍动能场的影响。结果表明:注水速度大于30 m/s时,可有效降低喷管射流的温度和速度,当注水速度低于20 m/s时,注水对喷流轴线上物理量的影响变小;注水速度为30 m/s,且流量大于2.2倍喷管射流秒流量时,可以有效降低喷管射流温度和速度;注水与喷流作用点位于喷管射流前三个激波位置时,注水对喷流降温降速效果较好,且作用点越靠近上游,对喷管射流的影响越明显,但实际工程应用中应避免注水溅到喷管上。 相似文献
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实验研究微尺度射流流场中微细梁发生的振动过程,并提出基于该原理测量微尺度射流速度。实验使用长度56.2ram、直径约0.07mm铜丝作为微细梁,使用直径约0.36mm喷管产生的微尺度射流。使用高速摄影仪观察射流流速在2.7~27.3m/s间梁振动的变化。试验结果发现当射流喷嘴对准梁3/5处时,振动过程中振幅随射流速度上升。而当射流喷嘴对准梁的9/10和3/4处时,在高流速下,振幅不随流速上升。使用霍尔传感器和磁铁测量梁的振动,当喷嘴对准梁的3/4处,霍尔传感器输出电压有效值随射流流速线性增长。但在其他位置,由于磁铁改变了梁的均匀结构,振动随流速的变化不规律。 相似文献
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为了研究跨音速开口射流速度场分布特性,在气动院0.2米跨音速风洞中进行了试验研究,试验结果表明:开口射流形式的试验段在不发生声振的前提下,对常规试验段内速度分布的影响不显著;开口直流式风洞会发生声振现象,开口距离与集气口截面尺寸是影响开口风洞声振的重要因素,控制开口长度和集气口尺寸是抑制声振的有效措施。 相似文献
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本文采用热线风速仪对圆转矩形收敛喷管的射流流场与掺混特性进行了试验研究,测量了喷口下游不同截面上,射流宽、窄对称面上射流的速度、雷诺剪应力、湍流强度,得到其沿径向和轴向的分布规律。发现在径向方向上,雷诺剪应力先增大后减小,最大值出现在射流与外流的交界面附近,湍流强度则逐渐减小;在轴向上,雷诺剪应力在近喷口区存在小幅波动,而后逐渐减小,湍流度则先略有增大而后变化逐渐减慢。射流特性在宽对称面与窄对称面上的分布规律相同。 相似文献
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本文采用二阶迎风离散格式,并结合Spalart-Allmaras湍流模型,对双缝射流的矩形拉瓦尔喷管的流场进行了二维全流场数值模拟。初步计算结果表明,两道射流的注入角度对喷管流场有很大影响,当第一道射流为0°、第二道射流沿-30°方向注入时矢量角最大。 相似文献
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超声速流场中侧向射流的数值研究 总被引:3,自引:0,他引:3
通过数值方法研究拱柱体上侧向射流与超声速来流的相互干扰,为侧向射流喷管出口横截面几何形状的设计提供依据,实现高速飞行器机动飞行的姿态控制。采用多块嵌套网格并行算法,数值求解Navier-Stokes方程以及k-ω湍流模型,分别对四种不同横截面形状(相同面积的圆形、椭圆形、楔形以及倒置楔形)的射流喷管出口形成的流场进行了研究。圆形喷管出口的流场数值计算结果与实验结果相一致,表明本文采用的数值方法可靠以及网格分布合理。对比物面压力分布和射流干扰放大因子发现,对于长轴与来流垂直的椭圆形喷管出口,在射流上游一侧的物面附近形成较大的分离区以及较强的激波,由此产生的高压区有利于侧向射流对飞行器姿态的控制。 相似文献
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为揭示2元圆转矩喷管尾喷流强化掺混的内在机制,应用大涡模拟(LES)方程对2种相同进、出口直径的喷管模型(轴对称、2元圆转矩)在Ma=0.8、高雷诺数(2×10~5)条件下进行了数值模拟计算。结果表明:与轴对称喷管相比,圆转矩喷管射流掺混效应增强,速度衰减快,核心区长度和高温区域面积减小。同时尾喷流拟序结构变化说明:2种喷管主要拟序结构均包含涡环、涡辫、发卡涡、螺旋涡等相似结构;但圆转矩喷管在射流近场诱导出的涡旋更丰富,边角剪切涡发展更快,形成明显的CVP结构,导致其射流柱失稳时刻提前、距离缩短;同时,喷管形式的改变使得射流剪切层内雷诺应力增大,速度脉动增强。拟序结构发展及雷诺剪切应力变化说明在射流流场中涡旋发展耗散速度增大、速度边界层脉动增强、射流柱易失稳是导致射流掺混增强的本质因素,为异形喷管的强化掺混机理提供了依据。 相似文献