火箭发动机水下点火过程计算

admin · 发表于 2022-9-17 17:14:06

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雅宝题库解析：
发动机水下点火是一个非定常、存在复杂动态波系，并伴有相变传质的过程。发动机尾流场的燃气泡形态变化及流场压力变化会对导弹的运动载荷和动力产生较大影响，并直接影响到导弹的出水姿态及出水速度，从而影响导弹对目标的精确打击。因此，计算研究发动机水下点火的气水流场对潜射导弹的水下发射意义重大。本文介绍了可压缩流体力学理论，概述了工程射流的现象及分类，并给出几种燃气射流的典型形态与结构。重点介绍了VOF模型和混合模型，首先用VOF方法计算了二维轴对称模型的算例，包括：堵盖设置在喷管出口处时，缩比模型（1:12）在水下10m、20m、30m和40m点火的算例，全尺寸模型在水下40m点火的算例，以及堵盖设置在喷管喉部时，缩比模型在水下40m点火的算例。还用混合模型计算了水下40m时，发动机点火的算例。除此之外，还计算了与水下点火相同背压下（出口背压分别为0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa）的4个地面点火（单纯气相）的算例。最后用VOF方法计算了三维模型在水下40m点火的算例。计算中考虑了高温燃气与水之间的质量传递，得到了燃气泡的长大过程，尾流场的压力变化，监测点压力变化，捕捉到燃气泡中激波与反传激波的运动，统计并分析了发动机推力特性。根据以上工况的计算结果做了如下分析：对比分析了不同水深工况下，燃气泡的形态变化、流场压力变化、燃气泡内激波变化以及发动机推力的变化；对比了堵盖设置在喷管出口和喷管喉部对计算的影响；比较了两相流模型VOF模型和混合模型的计算结果，对比了两种模型的优劣；对比分析了水下点火发动机推力与地面点火的不同；将三维计算结果与二维轴对称模型计算结果做了对比分析。

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