涡轮排气管对箭底流动结构和气动加热的影响

以安装涡轮排气管和无涡轮排气管的四喷管液体运载火箭为研究对象,通过数值模拟的方法对箭体底部流动结构和气动加热展开分析,研究了涡轮排气管对箭底流动结构和气动加热的影响规律。基于三维多组分Navier-Stokes方程、RNG k-ε两方程湍流模型、热辐射方程,采用2阶迎风TVD格式离散,建立了运载火箭高空飞行阶段的燃气射流模型,将数值结果与实验数据进行对比,验证了所选用的模型和计算方法的有效性。研究表明涡轮排气管可以改变箭底温度场和流动结构;随着海拔高度的升高,涡轮排气管可以有效地降低箭底对流热流密度,从而起到降低温度的作用;相比于无安装涡轮排气管的运载火箭,箭底近壁面中心区域的压强略有降低,且有向涡轮排气管安装区域膨胀的趋势。