基于CFD的喷嘴结构对高压水射流反推特性的影响

喷嘴作为无人机新型射流反推弹射的重要元件,其结构参数对无人机弹射动态特性具有重要影响。以圆柱形、圆锥形和余弦形结构的喷嘴为研究对象,基于CFD建立不同结构喷嘴射流流动的数学模型,采用VOF多相流模型和k-ε湍流模型等对不同结构喷嘴射流流态进行数值模拟,获得不同结构喷嘴内外壁面的压力场、速度场分布,对比分析喷嘴结构特征和几何参数对高压水射流反推特性的影响规律。结果表明:相比圆柱形喷嘴,圆锥和余弦形喷嘴射流反推特性更好;当喷嘴入口压力由15 MPa增至30 MPa时,射流速度增幅有下降趋势,当入口压力为25 MPa时,余弦形喷嘴相比圆锥形喷嘴的射流反推力要高18.1%;喷嘴出口内径增大对射流速度影响不大,但会显著增加射流反推力,与圆锥形喷嘴相比,同直径的余弦形喷嘴的射流反推力要高约7.9%。

不同结构喷嘴的高压水非定常喷射反推特性

喷嘴作为高压水射流的关键部件,其结构和工作参数对高压水喷射反推性能具有重要影响。以圆柱、圆锥和余弦三种不同结构喷嘴为研究对象,基于CFD对定容积下不同结构喷嘴的高压水非定常喷射过程进行数值模拟,对比分析了不同结构喷嘴的射流反推特性,系统研究了充气压力、出口直径对喷嘴非定常喷射速度和反推力的影响规律。结果表明:相比圆柱喷嘴,圆锥喷嘴和余弦喷嘴的射流反推性能更好,同等条件下余弦喷嘴的喷射反推力要比圆锥喷嘴高17%左右;提高充气压力将会缩短喷射时间,显著增大高压水喷射的速度和反推力;喷嘴出口直径的改变对喷嘴最大射流速度的影响不大,但会显著缩短喷射时间,并有助于提高喷嘴的喷射反推力。上述研究为高压水喷射反推的技术应用提供借鉴。

1+3/2级对转涡轮气动性能试验研究

无导叶对转涡轮是高性能发动机的关键技术之一。本文采用试验方法对1+3/2级对转涡轮进行了气动性能研究。本试验分为3个阶段,第1阶段为单独高压涡轮(HPT)试验,第2阶段为加大HPT和低压涡轮(LPT)间轴向间距联合试验,第3阶段为HPT和LPT间正常轴向间距联合试验。在正常轴向间距HPT和LPT试验中,LPT状态的确定通过利用单独HPT试验获得的效率与压比特性反推获得。试验表明,HPT喉道面积减小,而LPT喉道面积增大,这导致在总膨胀比一定情况下,HPT膨胀比增大,LPT膨胀比下降,同时LPT的存在对HPT特性影响不大。在总膨胀比分配中,HPT膨胀比变化很小,而LPT膨胀比变化范围较宽。涡轮级总效率由HPT决定,LPT轮一般相对较低,加大HPT和LPT间轴向间距对LPT性能影响很小。