斜切喷管工作过程结构变形数值分析

文中分析了某火箭发动机钼合金斜切喷管工作过程中的变形，首先通过对喷管内流场的数值仿真计算．确定喷管内型面承受的温度和压力载荷。然后基于三维有限元模型，对温度和压强耦合作用下的喷管应力场和形变进行了分析。对计算结果与试验测量值进行了对比，较为接近．证明结论可信。     

侧喷管脉冲发动机内流场数值模拟

为研究侧喷管脉冲发动机的性能,运用流体计算软件对作为制导弹药推力矢量控制系统执行结构的侧喷管脉冲发动机内的三维流场进行数值模拟,分析了偏心段偏心距离、喷管至偏心段距离、偏心段长度对发动机流场结构和发动机性能参数的影响。研究结果表明:随着脉冲发动机偏心段向上移动,其径向推力减小,推力中心由喷管中心内侧向外侧移动; 随着喷管至偏心段距离的增加,径向推力先增大、后减小,推力中心发生阶跃性的变化; 受发动机结构的限制,偏心段长度对发动机性能的影响较小; 采用的数值模拟方法可以用于侧喷脉冲发动机流场及性能预示计算。     

多喷管斜切式火箭发动机流场与轴向推力研究

为研究多喷管斜切式火箭发动机喷管工作特点,采用有限体积法雷诺平均N-S方程,对其流场进行了三维数值模拟;并对发动机轴向推力进行了计算,将理论计算曲线与试验曲线进行了分析对比.结果表明:斜切式多喷管基本喷管段流场参数变化趋势与普通喷管基本一致,斜切喷管出口处的参数分布呈现三维偏心现象;轴向推力理论计算结果略偏大,计算曲线与试验曲线吻合较好.数值模拟结果能正确反应喷管内流动特点.     

HAP三组元推进剂鱼雷旋转燃烧室内流场数值模拟

针对HAP三组元推进剂鱼雷旋转燃烧室的特点和工作过程,建立了模拟HAP三组元推进剂鱼雷旋转燃烧室湍流两相流动与燃烧的数学模型,对燃烧室的边界条件和初始条件进行了分析和设定。在此基础上运用FLUENT软件对燃烧室内流场进行了数值模拟,得到了不同工况下燃烧室内流场的状态参数分布图。仿真结果表明,随着旋转速度的提高,燃烧室内的湍流流动和掺混过程加强,回流向中心区和头部区扩展,燃烧过程中的蒸发、掺混、扩散和传热等过程得到加强,燃烧强度加强,燃烧过程也更加均匀稳定;旋转因素可以提高燃烧室的燃烧效率,相对于固定燃烧室来说,旋转燃烧室燃烧腔的尺寸可以缩小。     

单面膨胀高超音速尾喷管内流场的数值模拟

针对设计的高超音速动力系统用单斜面膨胀喷管流动特点，采用三维质量平均Navier-Stokes方程，空间三阶精度高分辨率NND差分格式及可实现（Realizable）κ-ε湍流模型．对所设计的Ⅰ型和Ⅱ型喷管内流场进行了数值模拟，获得了喷管的流场参数分布。计算结果表明：喷管扩散段长度及出口斜切角变化对喷管出口流场会产生影响，Ⅱ型喷管的设计较为合理。     

具有摆动喷管发动机三维内流场数值分析

分析了喷管摆动对发动机内流场的影响,针对喷管摆动情况下的流场特点,采用动网格技术及用户自定义( UDF)编程,实现与喷管摆动相对应计算区域的实时变化,并对具有摆动喷管的发动机三维内流场进行了数值模拟,得到了发动机内流场的详细情况.     

一种基于微推偏技术的斜切喷管设计方法

对某锥形斜切喷管扩张段在喉部流线偏离喷管轴线情况下的流场进行了三维数值模拟,得到喷管侧向力曲线。提出将斜切喷管出口设计在侧向力零点附近,以减小上游非平衡扰动带来的推力偏心震荡。仿真结果表明,该方案是有效的。针对实际工程问题中结构的局限性,提出减小预置推力偏心震荡的可操作性建议。     

鱼雷涡轮机叶片顶部气封流场数值研究

通过求解雷诺平均的NAVIER-STOKES方程组,数值计算了带气封围带结构的鱼雷涡轮机动叶顶部间隙内部3D流场及特性,研究了不同气封结构形式对涡轮机通流效率和动叶顶部泄漏流动的作用,比较了迷宫式气封不同齿数下动叶间隙泄漏气流的流动特性,分析了迷宫式气封齿数对鱼雷涡轮机通流效率和泄漏特性的影响。研究表明,在叶片顶部间隙中采用气封结构能够有效减小燃气泄露流量,提高涡轮机通流气动性能;在相同气封齿数下,迷宫式气封结构要比一般梳齿型气封结构密封效果好;迷宫气封通过气流在气封齿间空腔形成的3D涡流,将气流动能转化为热能,从而起到密封效果;气封齿数越多,密封效果越好,对涡轮机通流性能的改善也越大。     

高超音速动カ系统用单斜面膨胀喷管内流场的数值模拟

针对设计的高超音速动力系统用单斜面膨胀喷管流动特点，采用三维质量平均Navier-Stokes方程，空间三阶精度高分辨率NND差分格式及可实现k一ε湍流模型，对喷管内流场进行了数值模拟，获得了喷管的流场参数分布。计算结果表明：喷管扩散段长度及出口斜切角变化对喷管出口流场会产生影响；Ⅱ型喷管的设计较为合理。     

部分进气燃气涡轮机叶轮流场数值模拟

基于求解雷诺平均的NAVIER-STOKES方程组,对部分进气燃气涡轮机叶轮内部流场进行全3D粘性定常数值模拟,研究了涡轮机叶轮内部流场精细结构。研究结果表明,本文所使用的数值模拟方法能够较好地捕捉部分进气燃气涡轮机叶轮内部存在的各种复杂流动结构;叶轮进口燃气超音速,导致叶轮入口产生激波,激波与边界层干涉,造成边界层分离,引起流动损失增大,从而影响叶片的载荷分布和涡轮效率;叶轮通道内部流动呈强3D特性,存在各种旋涡结构;部分进气设计和叶轮高速旋转,使叶轮受到强烈的交变力冲击,对叶片应力分布产生不利影响。该方法为部分进气燃气涡轮机设计及工程应用提供参考。     

基于ANSYSCFX的鱼雷涡轮机通流流场及性能计算方法

运用计算流体力学（CFD）软件ANSYSCFX对鱼雷涡轮机通流部分流场及性能进行了数值计算,介绍了CFD技术应用到鱼雷燃气涡轮机通流设计中的一般步骤,旨在提供一种燃气涡轮机通流部分流场及性能的预测方法,探索CFD技术在鱼雷燃气涡轮机动力系统设计中的应用途径。研究结果表明,利用CFD技术计算鱼雷燃气涡轮机通流流场,预测通流气动性能与试验数据吻合较好。本文的研究成果对鱼雷涡轮机工程研制具有一定的参考价值。     

动叶围带对鱼雷涡轮机通流性能影响研究

针对鱼雷涡轮机叶片短小,顶部间隙泄漏损失严重的问题,基于求解雷诺平均的NAVIER-STOKES方程组,对有无围带下鱼雷涡轮机通流不同工况下流场及性能进行了数值计算,研究了有无围带时涡轮机功率、效率、燃气流量以及各种流动损失的变化规律,分析了叶轮围带对涡轮机通流流场及性能的影响。研究表明,在鱼雷涡轮机叶轮顶部上安装围带有助于消除叶轮流道主流中叶片径向的泄漏流动,减小叶轮内部流动损失,提高涡轮机通流效率和功率,改善鱼雷涡轮机通流部分的工作性能。     

鱼雷涡轮机数字仿真

鱼雷涡轮动力系统具有许多优于活塞动力系统的结构和工作特性，在现代鱼雷高速度和远航程的战术要求下，大型热动力鱼雷宜采用涡轮发动机作为推进主机。进行鱼雷涡轮动力装置数字仿真是设计涡轮机的重要步骤，为此，该文针对鱼雷涡轮机设计和研制的需求，采用理论分析、经验推导和实验研究相结合的方法建立了鱼雷开式循环部分进气纯冲动式复速级涡轮发动机设计工况及2种常见变工况的数学模型，着重讨论了变工况过程涡轮机的调节控制方案，提出了简便易行的开关喷嘴控制方法，并对其进行了数字仿真研究。涡轮机内部结构及热力学参数仿真结果表明所建数学模型较为准确，变工况控制方法具有正确的理论依据，并易于工程实现。该文的数字仿真方法将为今后更深入的研究提供技术支持。     

斜切喷管火箭发动机燃气射流流场特性研究

为了研究斜切喷管发动机的燃气射流流场特性,采用有限体积法数值求解非定常可压缩N-S方程,对不同喷管角度、不同海拔高度以及不同燃气温度条件下的发动机斜切喷管燃气射流流场特性进行数值模拟研究。结果表明:由于斜切喷管不对称外伸壁面的存在,导致喷管燃气射流流场不再对称; 喷管壁面不对称程度越大,则喷管燃气射流偏转与扩张角度越大; 随着海拔高度的增加,燃气流场核心区域与燃气射流的影响范围、以及射流偏转角度不断增大,但射流核心区域的波节数将不断减小; 此外,燃气温度变化,对喷管流场压强分布影响较小,但对流场速度值影响较大; 燃气温度越高,则喷管出口排气速度越大,致使喷管射流流场的燃气动能越大。     

固体火箭发动机喷管分离流动及其数值模拟

大面积比喷管在火箭发动机工作过程中可能产生流动分离的问题,为研究喷管流动分离对喷管性能的影响,利用计算流体力学软件CFX对某固体火箭发动机大面积比喷管内燃气分离流动进行数值模拟。计算出啧管在几种不同入口总压情况下的流场参数分布,显示分离流动会改变燃气内流场流动参数分布,进而会对喷管推力稳定性和热防护性产生不利影响。该研究能为进一步研究大面积比喷管设计提供参考。