超临界二氧化碳超声速喷管设计与性能分析 |
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引用本文: | 赵瑞,李云柱,赵玉新,吴建军.超临界二氧化碳超声速喷管设计与性能分析[J].推进技术,2024(1):94-103. |
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作者姓名: | 赵瑞 李云柱 赵玉新 吴建军 |
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作者单位: | 国防科技大学空天科学学院 |
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摘 要: | 超临界二氧化碳由于其独特的物理性质而受到广泛应用。同时超临界二氧化碳真实气体效应显著,其流动机理和理想气体差别较大,因此需要设计相应的喷管。采用特征线法设计超临界二氧化碳超声速喷管,其中二氧化碳的热力学参数基于S-W方程获得。通过CFD粘性仿真进行边界层修正。分析了改变喷管入口总压、总温对喷管内流场的影响。结果显示,设计工况下喷管出口质量平均马赫数与设计值相差0.033%,喷管内流场品质较好;非设计工况下,由于温度变化会显著改变CO2的热物性参数,入口总温对喷管流场的影响比总压更大,当入口总压和总温分别降低83.33%,52.94%时,出口马赫数分别降低1.16%、提高3.23%。设计工况下喷管流场满足设计要求,非设计工况下喷管出口马赫数与设计值偏差较小。喷管具有较宽的工作域。
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关 键 词: | 超声速喷管 特征线法 超临界二氧化碳 真实气体效应 性能分析 |
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