双边界代数法在喷管内流场网格生成中的应用

用一种双边界代数方法生成二维网格 ,通过在超限插值函数中引入边界的一阶导数实现网格与边界的正交 ,采用几何一致性条件保证物理区域不变形 ,发展一系列拉伸方程控制网格在边界或给定位置的间距。应用此方法生成了满意的喷管内流场网格 ,网格生成效率明显优于微分方程网格生成方法。

基于嵌套网格的脉冲发动机喷管内流场数值模拟

为了研究双脉冲固体火箭发动机喷管中运动的隔塞对喷管内流场的影响,采用基于格心的有限体积法求解非定常雷诺平均Navier-Stokes方程,空间离散采用AUSM-PW矢通量分裂格式,利用双时间步LU-SGS方法进行时间推进以提高计算效率,通过动态嵌套网格技术模拟隔塞在喷管内的运动,获得了隔塞运动过程中喷管内流场的演化过程。仿真结果表明,发动机正常工作时,隔塞通过喷管的过程中,发动机的瞬时推力剧烈波动,隔塞位于喷管喉部时,发动机瞬时推力降至最小,相比于初始时刻减小了27.7%;隔塞完全通过喷管喉部后,并位于喷管扩张段上游时,发动机瞬时推力达到最大值,比初始时刻增大了8.9%,这是发动机推力-时间曲线波动的主要原因之一。

串装双燃速药柱发动机的内流场计算

对一维的加质燃烧室流场、轴对称的二维喷管内流场和高燃速药柱燃烧完成后的燃烧室二维内流场以及三维药柱几何做了一体化计算。应用轴对称的N S方程、TVD有限体积法的显式MacCormack格式 ,对燃烧室后段及长尾喷管跨声速流场进行求解 ,得到了双燃速内弹道性能和轴对称二维流场中燃气参数的分布。结果具有较高的精度 ,并为进一步的燃烧室和喷管热结构分析提供数值依据。

烧蚀台阶现象及对喷管性能的影响分析

喷管内型面由不同材料对接而成,对接面处不可避免地会出现烧蚀台阶。本文对喷管的烧蚀台阶现象进行分析,说明了烧蚀台阶的成因和不利影响;对台阶对局部流场的影响进行仿真,展示了不同尺度的涡流现象;对不同台阶位置和深度时的喷管内流场进行计算,分析了其对喷管性能的影响。计算结果表明喉衬后缘的大尺寸烧蚀台阶对喷管性能影响很大,必须在喷管设计中予以避免。