双S弯喷管的流固耦合特性研究

为了明晰S弯喷管的流固耦合特性,数值模拟了流固耦合作用下双S弯收敛喷管的结构变形特征及其内/外流特性。结果表明:S弯喷管的圆转方弯曲构型产生了非均匀的流场分布,并增强了结构的弹性特征,通过交换气动载荷与变形位移数据形成了S弯喷管流固耦合的作用机理。在气动载荷作用下,S弯喷管沿Y向的最大变形位移为25.3mm,位于喷管出口上壁面的中心位置。当喷管的结构变形稳定时,第二弯转弯处下壁面的气流加速至局部超声速,壁面静压大幅降低;第一弯下游上壁面附近形成了气流分离区;喷管出口喷流沿轴向向上偏转。流固耦合作用导致S弯喷管的流量系数减小0.6%,推力系数降低1.8%。

双涵道S弯喷管内/外流场的温度分布研究

为了明晰基于真实排气混合器构型的双涵道S弯喷管的壁面温度分布及尾焰特征,数值模拟研究了双S弯收敛喷管内/外流场的温度分布特征。结果显示:排气混合器结构与S形圆转方构型共同影响着S弯喷管的壁面“热斑”分布及出口下游的尾焰特征。S弯喷管的壁面“热斑”呈带状分布,且主要存在于第二弯通道及出口区域的上、下壁面中间区域。喷管下壁面的温度峰值为867 K,相比喷管上壁面增加25.1%;但喷管下壁面的平均温度仅比上壁面高出7.1%。喷管出口截面的“鲸鱼尾形”高温核心区导致出口下游的高温核心区表现为2股较宽的高温喷流。由于流向涡的横向运动,尾焰核心区两侧出现温度较低的热流。