不同膨胀状态下拉瓦尔喷管内耦合传热数值研究

为研究不同膨胀状态下拉瓦尔喷管内流场结构及壁面传热特性,开发了一套耦合传热程序。流体区域和固体区域的控制方程均采用Navier-Stokes方程,计算方法为基于格心的有限体积法,湍流模型采用k-ωSST模型,通过保证流固耦合界面上的热流密度连续,实现耦合传热。验证该耦合传热程序后,对处于不同膨胀状态下的喷管进行了数值模拟。计算结果表明,过膨胀状态下喷管产生流动分离,分离点附近的对流换热增强,而在之后的绝大部分区域内气体是对壁面进行冷却,但冷却强度较低。当地对流换热会随着喷管入口压力的增加而增强。