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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
喷管流动分析是火箭发动机研制工作中的一个重要方面，因为火箭发动机的性能依赖于火箭喷管的设计。因此，有必要了解流过喷管的气体的行为，从而预测、评价或设计火箭发动机的性能。本文的目的是发展一种准确的数值方法和相关的计算机程序，用以计算火箭发动机超声速喷管中的三维稳态绝热流动，并就火箭发动机喷管在给定喉部区域和出口截面直径以及扩张段长度的条件下对型面的设计进行校正。特征线法被应用来计算三维超声速喷管中的超声速流动。流体假定是无黏性的完全气体，而且假定流动中不存在激波。流动模型的控制方程由连续方程、动量方程和声速方程组成。从这些控制方程导出三维超声速流动的特征线方程和相容性方程，由基于波线和轨线构成的网络的逆向四面体双特征曲线方法求解，计算流动的参数。流动参数采用样条曲面拟合的方法进行确定。数值算法基于改进的欧拉预测-校正方法。针对相同的喷管型面和计算条件，使用FLUENT软件完成了数值模拟工作，以验证特征线法数值结果的正确性。比较了压力、密度、马赫数和温度沿喷管中心线、喷管壁面和出口平面的分布，流动参数之间吻合较好。通过CFD方法的验证计算，表明了本文采用的特征线法是有效的。基于三维特征线法的流动分析被用来对火箭发动机喷管型面的设计进行校正。研究中使用的原始喷管型面是根据劳（Rao）的方法近似计算得到，由三次多项式来描述。而在给定条件下，也用三次多项式描述得到不同的喷管扩张段的校正型面， 并进行了三维的流动分析。通过数值计算, 获得了喷管流动参数, 例如马赫数, 压力, 密度, 速度, 温度, 以及推力和流动角的分布。所有的情况均假定具有相同的进口流动性质。通过比较研究给出了满足设计要求和约束条件的具有较好推力特性的可行的喷管型面。在本文的研究工作中开发了两个FORTRAN语言计算机程序, NOZZLE FLOW和CONTOUR。前者采用三维特征线方法，用于喷管的流动与性能分析，由实现不同计算功能的1个主程序和19个子程序构成。该程序是模块化的，计算过程一步一步地执行。该程序不仅能够计算推力、沿已知喷管型面的喷管轴线和喷管壁面的马赫数、压强、密度和速度以及温度等流动参数的分布，还能计算其他三维超声速内流题目。该程序还可与喷管型面程序CONTOUR相连接。CONTOUR程序提供了一种通过参数分析来校正喷管型面的方法。通过本文的研究，已经取得如下的预期成果：a. 开发了分析超声速喷管流动的三维特征线法计算机程序，可以在短时间里高效地完成三维喷管流动参数的计算； b. 开发了推力喷管型面设计校正的计算机程序，可以在劳（Rao）近似设计得到喷管型面的基础上，进一步对喷管型面进行校正，筛选出具有更好推力性能的喷管型面。本文研究的流动分析和喷管型面设计校正的理论和方法可以为超声速流动分析和火箭发动机喷管设计领域的工程师所采用。 |
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发表于 2022-9-5 23:07:45
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