亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管仿真模型

        2022-05-14 06:48:36孫得川楊建文
        火箭推進(jìn) 2022年2期
        關(guān)鍵詞:化學(xué)平衡發(fā)動(dòng)機(jī)化學(xué)

        孫得川,楊建文

        (1.大連理工大學(xué) 航空航天學(xué)院,遼寧 大連 116024;2.西安航天動(dòng)力研究所,陜西 西安 710100)

        0 引言

        化學(xué)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)使用拉瓦爾噴管作為能量轉(zhuǎn)換的部件,用以產(chǎn)生推力,對(duì)其流場(chǎng)進(jìn)行仿真分析是現(xiàn)代噴管優(yōu)化設(shè)計(jì)和理解各種復(fù)雜流動(dòng)過(guò)程必須經(jīng)歷的環(huán)節(jié)和步驟。隨著計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的發(fā)展,對(duì)噴管流動(dòng)的仿真似乎已經(jīng)不成問(wèn)題,流行的CFD軟件幾乎都可以“輕松地”得到計(jì)算結(jié)果;但是得到結(jié)果容易,得到更接近真實(shí)值的結(jié)果卻并非易事。尤其是現(xiàn)代噴管設(shè)計(jì)要結(jié)合具體的發(fā)動(dòng)機(jī)條件,對(duì)性能仿真的準(zhǔn)確性提出了更高的要求,以滿足優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

        噴管性能計(jì)算的發(fā)展歷史主要以美國(guó)為代表。NASA早在20世紀(jì)60年代就開(kāi)始研究發(fā)動(dòng)機(jī)性能計(jì)算的程序,最初基于化學(xué)平衡假設(shè),采用最小吉布斯自由能法來(lái)計(jì)算燃燒室和噴管的化學(xué)平衡狀態(tài),也可以計(jì)算透平機(jī)械、激波管等流動(dòng)中的化學(xué)平衡問(wèn)題。目前該程序的化學(xué)平衡部分代碼已經(jīng)基本公開(kāi),即近年來(lái)廣為流傳的CEA軟件。在該程序的基礎(chǔ)上,NASA主持開(kāi)發(fā)了液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的二維化學(xué)動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件TDK(two-dimensional kinetics)并多次更新,可處理諸如三組元發(fā)動(dòng)機(jī)、超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)中的化學(xué)反應(yīng)流動(dòng)問(wèn)題。TDK軟件預(yù)測(cè)的比沖與試車相比偏差在3%以內(nèi),已經(jīng)成為美國(guó)JANNAF的標(biāo)準(zhǔn)軟件,并且共享給其盟友使用,在液體發(fā)動(dòng)機(jī)研制中發(fā)揮了重要的作用。

        在眾多文獻(xiàn)中,Manski等對(duì)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)性能的研究比較具有代表性,他們利用TDK詳細(xì)計(jì)算研究了SSME和Vulcain發(fā)動(dòng)機(jī)的性能,重點(diǎn)討論了室壓對(duì)噴管效率的影響。其研究指出:對(duì)于氫氧一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī),當(dāng)室壓較低時(shí)噴管效率約為97%,而當(dāng)室壓提高到10 MPa時(shí)噴管效率可達(dá)98%以上;由噴管二維效應(yīng)引起的擴(kuò)張損失是總損失的主要部分,隨著室壓提高,擴(kuò)張損失從初始的0.6%上升到1.5%;SSME的室壓超過(guò)10 MPa后,化學(xué)動(dòng)力學(xué)損失幾乎為零,但是在低壓情況下,化學(xué)動(dòng)力學(xué)損失可達(dá)1%??梢?jiàn),室壓提高時(shí)噴管效率提高的主要貢獻(xiàn)在于化學(xué)動(dòng)力學(xué)損失減少。

        與西方國(guó)家相比,國(guó)內(nèi)在噴管性能的研究方面還比較欠缺,這主要是因?yàn)樵撗芯績(jī)?nèi)容偏于“老舊”,似乎缺乏創(chuàng)新。因此對(duì)于噴管流動(dòng)和各種損失的理解還較為淺薄,這不利于建立在仿真基礎(chǔ)上的發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

        仿真是通過(guò)數(shù)學(xué)方法模擬真實(shí)世界,其“保真”有兩個(gè)環(huán)節(jié),首先是數(shù)學(xué)模型是否真正反映了物理過(guò)程,其次是求解數(shù)學(xué)模型的過(guò)程是否準(zhǔn)確。筆者認(rèn)為目前計(jì)算技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)可以保證第二個(gè)環(huán)節(jié)正確,噴管性能仿真準(zhǔn)確度的提高主要取決于所采用的數(shù)學(xué)模型是否恰當(dāng)。因此,本文以典型的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管為例討論氣體模型、化學(xué)反應(yīng)模型等對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響,并進(jìn)一步厘清影響噴管性能的物理因素,以期對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)有所啟發(fā)和幫助。

        1 噴管性能的仿真模型

        1.1 理想噴管

        噴管性能以理想噴管的性能作為參照。理想噴管是出口壓力等于環(huán)境壓力的一維噴管,能夠產(chǎn)生設(shè)計(jì)條件下的最大推力,其推力系數(shù)表示為

        (1)

        式(1)完全是根據(jù)氣體等熵膨脹假設(shè)得出,可見(jiàn)理想推力系數(shù)僅與燃?xì)獾谋葻岜群蛪罕?相關(guān)。圖1以壓比為變量,給出了不同比熱比所對(duì)應(yīng)的曲線。顯然,壓比增大會(huì)得到較大的推力系數(shù),即(在不發(fā)生流動(dòng)分離的情況下)面積比大的噴管推力系數(shù)大。而在同樣的壓比條件下,如果燃?xì)獗葻岜容^小,也可以獲得較大的推力系數(shù)。

        圖1 理想噴管的推力系數(shù)與壓比的關(guān)系Fig.1 Relationship between thrust coefficient and pressure ratio forideal nozzle

        因?yàn)槿細(xì)獾谋葻岜扰c推進(jìn)劑相關(guān),并隨化學(xué)反應(yīng)流動(dòng)而變化(燃?xì)庠趪姽苤辛鲃?dòng)時(shí),由于溫度下降和化學(xué)組分變化,比熱比也隨之變化,一般隨面積比或壓比增大而增大),所以工程應(yīng)用中一般以化學(xué)平衡流動(dòng)所得到的比熱比作為理想值。圖2是采用一維化學(xué)平衡計(jì)算得到的某空間發(fā)動(dòng)機(jī)噴管中燃?xì)獾谋葻岜入S面積比的變化。

        圖2 假設(shè)流動(dòng)處于不同狀態(tài)下,噴管中燃?xì)獗葻岜群椭饕M分與面積比的關(guān)系Fig.2 Relationship of specific heat ratio and main components to area ratio under different flow conditions

        該發(fā)動(dòng)機(jī)采用四氧化二氮/一甲基肼作為推進(jìn)劑,混合比為1.65,室壓為0.85 MPa。可以看到若假設(shè)燃?xì)馓幱诨瘜W(xué)平衡狀態(tài),則比熱比介于1.24~1.26之間;而若假定燃?xì)鈨鼋Y(jié),則由于燃?xì)饨M分不再變化,其比熱比隨燃?xì)馀蛎?、降溫而增大得較多;若考慮多組分處于化學(xué)非平衡,則得到的比熱比略低于凍結(jié)流假設(shè)計(jì)算值。對(duì)照主要組分的變化,可見(jiàn)在化學(xué)平衡計(jì)算中,H和CO逐漸增多而CO和HO逐漸減少,但是在實(shí)際的反應(yīng)流中,組分只在膨脹初期(面積比小于10)有明顯變化,而后基本凍結(jié)。所以,噴管擴(kuò)張段中的燃?xì)飧咏鼉鼋Y(jié)流,其比熱比大于平衡流的值。而由圖1可知較大的比熱比所對(duì)應(yīng)的推力系數(shù)較小,故而不容易提高噴管的性能。

        1.2 氣體模型

        由以上分析可知,比熱比對(duì)準(zhǔn)確預(yù)示噴管性能起決定性作用,而比熱比的計(jì)算首先由所采用的氣體模型決定。表1對(duì)比了噴管流場(chǎng)仿真中所使用的氣體模型的特點(diǎn)。

        表1 不同氣體模型的特點(diǎn)Tab.1 Characteristics of different gas models

        各模型的狀態(tài)方程為

        =

        (2)

        式中為氣體常數(shù),且=-??梢?jiàn)對(duì)于量熱完全氣體假設(shè),其定壓比熱和比熱比均為常數(shù),而比熱或比熱比的確定則完全靠經(jīng)驗(yàn);對(duì)于噴管流動(dòng)計(jì)算,常采用喉部位置的化學(xué)平衡計(jì)算值。

        對(duì)于熱完全混合氣體假設(shè),其中各組分的摩爾定壓比熱的計(jì)算常采用由JANNAF表擬合的多項(xiàng)式,即

        (3)

        式中:為通用氣體常數(shù);為組分序號(hào)?;旌蠚獾哪柖▔罕葻釣?/p>

        (4)

        式中:為組分?jǐn)?shù)量;為組分的摩爾分?jǐn)?shù)。因絕大多數(shù)氣體單質(zhì)的定壓比熱都是隨溫度升高而增大的,所以混合氣體的比熱也具有同樣的特點(diǎn)。

        若假設(shè)氣體組分凍結(jié),則燃?xì)獬煞值暮坎蛔儯识▔罕葻嶂慌c溫度有關(guān),一般隨溫度降低而減小。若假設(shè)氣體組分處于化學(xué)平衡狀態(tài),則組分種類和含量都隨溫度瞬態(tài)變化、而與反應(yīng)過(guò)程無(wú)關(guān),通常用吉布斯自由能最小的方法求解組分及其含量。在真實(shí)的噴管流動(dòng)中,燃?xì)饨M分處于化學(xué)非平衡狀態(tài),必須采用化學(xué)動(dòng)力學(xué)的方法求解。

        1.3 二維非平衡流動(dòng)的控制方程

        二維非平衡流動(dòng)的控制方程為軸對(duì)稱N-S方程,各組分的質(zhì)量守恒方程為

        (5)

        式中:為組分的凈生成率;坐標(biāo)和都以喉部半徑進(jìn)行無(wú)量綱化處理。對(duì)所有組分求和,得到混合燃?xì)獾倪B續(xù)方程為

        (6)

        動(dòng)量方程為

        (7)

        能量方程為

        (8)

        其中

        (9)

        1.4 化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型

        設(shè)混合氣體中含有種組分,描述化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的機(jī)理含有個(gè)反應(yīng),反應(yīng)機(jī)理表達(dá)為

        (10)

        式中:為反應(yīng)序號(hào);表示組分名稱;和′分別為各組分在反應(yīng)前、后的計(jì)量系數(shù)。

        組分的凈生成率為

        (11)

        (12)

        (13)

        式中:為指前因子;為溫度系數(shù);a為活化能由反應(yīng)機(jī)理給出。

        1.5 湍流模型

        對(duì)于沒(méi)有流動(dòng)分離的噴管流動(dòng),湍流模型對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響很小。本文采用經(jīng)典的-兩方程模型,近壁處采用壁面函數(shù)法處理,在此不贅述。

        1.6 控制方程求解

        因噴管結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,可采用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,故在計(jì)算程序中對(duì)空間差分采用了適用于結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的三階WENO格式,對(duì)時(shí)間推進(jìn)采用三階精度的Runge-Kutta格式。

        對(duì)于化學(xué)反應(yīng)源項(xiàng),有

        (14)

        當(dāng)只考慮反應(yīng)引起的質(zhì)量變化時(shí),有

        (15)

        其中

        (16)

        采用如下半隱式梯形公式求解

        (17)

        邊界條件按照如下方法給出:入口邊界指定流量,其溫度和化學(xué)成分組成由化學(xué)平衡計(jì)算確定;壁面邊界為無(wú)滑移條件,壓強(qiáng)、溫度、組分濃度梯度為零;軸線邊界只有軸向速度,壓強(qiáng)、溫度、組分濃度梯度為零;出口邊界為無(wú)反射條件。

        2 典型噴管的性能仿真分析

        2.1 噴管參數(shù)及計(jì)算條件

        本文針對(duì)3個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管進(jìn)行了仿真研究,其參數(shù)見(jiàn)表2,其中針對(duì)噴管Ⅱ還計(jì)算了室壓為22.0 MPa的情況,以評(píng)估室壓對(duì)化學(xué)動(dòng)力學(xué)的影響。

        表2 噴管參數(shù)Tab.2 Nozzle parameters

        圖3給出了噴管Ⅰ的計(jì)算網(wǎng)格,其軸向節(jié)點(diǎn)數(shù)為151,徑向節(jié)點(diǎn)數(shù)為51,在喉部和壁面附近加密。其中壁面第一層網(wǎng)格的≈30~50,與湍流模型適應(yīng),不影響摩擦損失的計(jì)算。其他兩噴管的網(wǎng)格類似。

        圖3 噴管Ⅰ的計(jì)算網(wǎng)格Fig.3 Calculation grid of nozzle Ⅰ

        噴管入口溫度、組分及其含量由化學(xué)平衡計(jì)算給出,見(jiàn)表3。采用的反應(yīng)機(jī)理見(jiàn)表4和表5。

        表3 噴管入口溫度、組分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)Tab.3 Temperature, component and mass fraction at nozzle inlet

        表4 CHON系統(tǒng)的反應(yīng)速率Tab.4 Reaction rate of CHON system 單位:cc,K,mole,sec

        表5 CHON反應(yīng)的三體系數(shù)Tab.5 Coefficients of the third body for CHON reaction

        2.2 氣體模型的影響

        首先針對(duì)噴管Ⅰ用不同氣體模型進(jìn)行性能計(jì)算。采用量熱完全氣體假設(shè)時(shí),燃?xì)獾谋葻嶂翟O(shè)為2 156.6 J/(kg·K)(該值為燃燒室化學(xué)平衡計(jì)算結(jié)果,對(duì)應(yīng)比熱比為1.232 7),對(duì)應(yīng)的溫度為3 042 K。圖4對(duì)比了按不同氣體模型所計(jì)算的噴管溫度場(chǎng)。

        圖4 噴管Ⅰ內(nèi)的溫度分布Fig.4 Temperature distribution in nozzle Ⅰ

        可以看到采用量熱完全氣體假設(shè)所計(jì)算的噴管出口最低溫度約為500 K,而采用凍結(jié)的熱完全氣體假設(shè)所計(jì)算的出口溫度則明顯偏低,非平衡氣體的出口溫度則介于兩者之間。另外在緊靠噴管喉部的初始膨脹段,采用量熱完全氣體假設(shè)和熱完全氣體假設(shè)計(jì)算得到的溫度等值線接近,呈更加外凸的形式,而化學(xué)非平衡計(jì)算的等值線曲率則較小。相應(yīng)地,因采用量熱完全氣體計(jì)算的噴管出口溫度較高,所以對(duì)應(yīng)的馬赫數(shù)較低(見(jiàn)圖5)。

        圖5 噴管Ⅰ內(nèi)的馬赫數(shù)分布Fig.5 Mach number in nozzle Ⅰ

        3種氣體模型所計(jì)算的軸向速度分布見(jiàn)圖6,其中凍結(jié)的熱完全氣體所對(duì)應(yīng)的出口速度明顯低于其他兩種情況。另外,從溫度和馬赫數(shù)分布可以觀察到當(dāng)采用量熱完全氣體和凍結(jié)的完全氣體假設(shè)時(shí),噴管內(nèi)從擴(kuò)張段起始的壓縮波較明顯,等值線的折轉(zhuǎn)較突然;而實(shí)際的非平衡氣體流動(dòng)中,等值線折轉(zhuǎn)比較圓滑,說(shuō)明組分的變化起耗散作用,而且這種影響起源于擴(kuò)張段的起始部分。

        圖6 噴管Ⅰ內(nèi)的軸向速度分布Fig.6 Axial velocity distribution in nozzle Ⅰ

        圖7顯示了反應(yīng)中自由基團(tuán)OH的分布,因OH是反應(yīng)中的活性組分,其濃度可以反映出反應(yīng)的活躍程度,所以該圖表示喉部附近的流動(dòng)為非平衡流動(dòng),在面積比較大的噴管下游才能視為凍結(jié)流動(dòng)。

        圖7 噴管Ⅰ內(nèi)OH組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig.7 Mass fraction of OH in nozzle Ⅰ

        表6列出了采用不同氣體模型計(jì)算的噴管Ⅰ的真空比沖與理論值和試車測(cè)量值的對(duì)比。比較可知,二維化學(xué)動(dòng)力學(xué)計(jì)算得到的真空比沖與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)測(cè)值最接近,除燃燒效率之外的綜合效率為94%;若考慮實(shí)際燃燒效率大于98%,則采用化學(xué)動(dòng)力學(xué)計(jì)算的發(fā)動(dòng)機(jī)比沖將落在試車值范圍內(nèi),這充分說(shuō)明了化學(xué)動(dòng)力學(xué)計(jì)算的準(zhǔn)確性;而采用量熱完全氣體和熱完全氣體假設(shè)所計(jì)算的效率都偏高。

        表6 計(jì)算得到的噴管Ⅰ的性能Tab.6 Calculation performance of nozzle Ⅰ

        為了更進(jìn)一步說(shuō)明氣體模型對(duì)計(jì)算結(jié)果帶來(lái)的影響,表7給出了采用不同模型計(jì)算的噴管Ⅱ的比沖。

        比較表6和表7可知,采用量熱完全氣體假設(shè)所計(jì)算的比沖高于用熱完全氣體假設(shè)的計(jì)算值。這是因?yàn)榱繜嵬耆珰怏w假設(shè)比熱比不變,而熱完全氣體的比熱比隨溫度降低而增大,這符合式(1)(圖1)對(duì)于比熱比對(duì)噴管性能影響的說(shuō)明。但是在噴管Ⅰ的計(jì)算中,采用量熱完全氣體或熱完全氣體假設(shè)所計(jì)算的比沖比二維化學(xué)動(dòng)力學(xué)計(jì)算的比沖高,而在噴管Ⅱ的計(jì)算中恰恰相反。造成這種差異的原因可能有二,其一是兩種發(fā)動(dòng)機(jī)所采用的推進(jìn)劑組合不同;其二正是化學(xué)動(dòng)力學(xué)損失的影響,噴管Ⅰ的室壓較低,化學(xué)動(dòng)力學(xué)損失較大,而噴管Ⅱ的室壓較高,化學(xué)動(dòng)力學(xué)損失較小。

        表7 計(jì)算得到的噴管Ⅱ(pc=17.7 MPa)的性能Tab.7 Calculation performance of nozzle Ⅱ(pc=17.7 MPa)

        目前噴管性能的CFD計(jì)算中,很多都采用量熱完全氣體或熱完全氣體假設(shè),這顯然會(huì)造成較大的偏差。

        2.3 室壓對(duì)化學(xué)動(dòng)力學(xué)的影響

        理論上講,提高燃燒室壓強(qiáng)有助于提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。這主要有兩方面的原因:其一是提高室壓會(huì)提高燃燒效率,其二是高室壓下噴管的化學(xué)動(dòng)力學(xué)損失小。

        為了說(shuō)明第二點(diǎn),對(duì)比了噴管Ⅱ在17.7 MPa和22.0 MPa室壓下的化學(xué)非平衡流場(chǎng)。計(jì)算時(shí)給定兩個(gè)算例的入口組分含量完全相同,相當(dāng)于燃燒效率相同。計(jì)算得到當(dāng)室壓提高到22.0 MPa時(shí),比沖為329.8 s,比表7給出的室壓為17.7 MPa時(shí)的比沖328.8 s高了1.0 s。

        為了解室壓增大提高噴管性能的原因,圖8對(duì)比了用兩種室壓條件計(jì)算的噴管Ⅱ的流場(chǎng)參數(shù)。由該圖可知,從馬赫數(shù)是很難分辨出差別的。但是靜溫的等值線分布說(shuō)明了高室壓下性能略高的原因,高室壓下具有相同值的等值線略偏向下游,這說(shuō)明在噴管相同位置,高室壓所對(duì)應(yīng)的靜溫略高,即混合燃?xì)獾哪芰扛?。提高室壓可以略提高燃?xì)鉁囟鹊脑蛟谟谔細(xì)淙剂先紵械闹匾磻?yīng),即CO+O=CO,該反應(yīng)是主要的放熱步驟。因?yàn)樵摲磻?yīng)是聚合反應(yīng),反應(yīng)物的分子數(shù)多于產(chǎn)物的分子數(shù),所以增大室壓使該反應(yīng)向偏向于生成CO的方向移動(dòng),即放熱量增大。圖8(c)和圖8(d)中CO和CO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的分布證明了這一點(diǎn),即提高室壓使CO消耗得更快一些而CO生成得更多一些。

        圖8 不同室壓條件下噴管Ⅱ內(nèi)參數(shù)對(duì)比Fig.8 Comparison of internal parameters of nozzle Ⅱ under different chamber pressures

        2.4 噴管型面對(duì)性能的影響

        噴管Ⅱ和噴管Ⅲ所對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)均采用了液氧/煤油推進(jìn)劑,混合比也都是2.62,但是室壓不同、特征尺寸也不同,噴管內(nèi)型面曲線均采用Rao方法設(shè)計(jì)。為了比較兩個(gè)噴管性能的差異,將兩個(gè)噴管都用喉部尺寸進(jìn)行無(wú)量綱化處理,使喉部之前的無(wú)量綱型面重合。圖9顯示噴管Ⅱ、Ⅲ的無(wú)量綱型面曲線非常接近,在面積比較小時(shí)基本重合。

        圖9給出了兩個(gè)噴管內(nèi)的靜溫等值線,與圖8(b)基本一致,這說(shuō)明噴管Ⅲ在提高室壓后燃?xì)饩哂休^高的能量,對(duì)應(yīng)更高的性能。

        圖9 噴管內(nèi)溫度場(chǎng)(噴管尺寸無(wú)量綱處理)Fig.9 Temperature field in nozzle (dimensionless treatment for nozzle size)

        圖10給出了兩個(gè)噴管在面積比分別為4、9、16、25、32各截面的比沖。為了討論室壓的影響,圖中還給出了噴管Ⅱ在室壓為22.0 MPa條件下的比沖。對(duì)于噴管Ⅱ,當(dāng)室壓提高到22.0 MPa后,各截面的比沖都提高了1.0 s左右,但是仍然比噴管Ⅲ對(duì)應(yīng)(面積比相同)截面的比沖低。

        從圖10看到,兩個(gè)噴管的型面在面積比小于4之前基本完全相同,但是計(jì)算得到比沖相差0.9 s;在面積比較大的位置,噴管Ⅲ的比沖約高1.0 s左右。產(chǎn)生這種差異的原因在于,針對(duì)噴管Ⅱ計(jì)算室壓22.0 MPa條件時(shí)只是增大了入口流量,其他入口參數(shù)(組分和總溫)與17.7 MPa工況相同,而噴管Ⅲ的入口則用的是22.0 MPa的化學(xué)平衡計(jì)算結(jié)果,這相當(dāng)于噴管Ⅲ的燃燒效率略高??紤]到這個(gè)因素,在相同入口條件下,兩個(gè)噴管在相同面積比下的比沖基本相同。這也說(shuō)明,噴管Ⅲ的型面實(shí)際是偏瘦的,即在相同性能要求下采用噴管Ⅱ的型面可以略短;換個(gè)角度說(shuō),這是因?yàn)閲姽茉O(shè)計(jì)采用了Rao方法而沒(méi)有考慮黏性效應(yīng),進(jìn)行附面層修正后應(yīng)可以略提高性能。

        圖10 噴管各截面的比沖(虛線上方的值對(duì)應(yīng)17.7 MPa,下方的值對(duì)應(yīng)22.0 MPa)Fig.10 Specific impulse of each section of nozzle (the values above the dashed line corresponds to 17.7 MPa and the values below corresponds to 22.0 MPa)

        3 結(jié)論

        本文對(duì)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管仿真的計(jì)算模型進(jìn)行了詳細(xì)的分析,并通過(guò)3個(gè)噴管、4種工況的仿真詳細(xì)討論了氣體模型對(duì)仿真結(jié)果的影響,以及室壓、噴管擴(kuò)張段型面對(duì)性能的影響。根據(jù)分析,本文得到如下主要結(jié)論:

        1)采用量熱完全氣體假設(shè)所計(jì)算的比沖高于用熱完全氣體假設(shè)的計(jì)算值;這兩種氣體模型給出的計(jì)算結(jié)果偏差較大,可能高于、也可能低于二維化學(xué)動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果,沒(méi)有規(guī)律性;二維化學(xué)動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果比較準(zhǔn)確,接近試車測(cè)試值。

        2)提高室壓不僅能提高燃燒效率,也能促進(jìn)聚合反應(yīng)、減小流動(dòng)過(guò)程中的化學(xué)動(dòng)力學(xué)損失,使噴管性能提高。

        3)Rao方法設(shè)計(jì)的噴管型面偏“瘦”,進(jìn)行附面層修正可略提高性能,或在同樣性能要求下略減小噴管長(zhǎng)度。

        猜你喜歡
        化學(xué)平衡發(fā)動(dòng)機(jī)化學(xué)
        化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷
        數(shù)學(xué)方法在化學(xué)平衡學(xué)習(xí)中的重要應(yīng)用
        發(fā)動(dòng)機(jī)空中起動(dòng)包線擴(kuò)展試飛組織與實(shí)施
        小題也可大做——由一道化學(xué)平衡題想到的
        立足高考考點(diǎn)著眼化學(xué)平衡
        奇妙的化學(xué)
        奇妙的化學(xué)
        奇妙的化學(xué)
        奇妙的化學(xué)
        新一代MTU2000發(fā)動(dòng)機(jī)系列
        国产一区二区三区免费观看在线| 日韩人妻大奶子生活片| 久草手机视频在线观看| 人妻尝试又大又粗久久| 国产看黄网站又黄又爽又色| 亚洲精品综合色区二区| av网站免费观看入口| 美女内射毛片在线看免费人动物| 国产婷婷一区二区三区| 久久国产精品免费一区二区| 麻豆精品国产免费av影片| 天天躁日日躁aaaaxxxx| 国内精品无码一区二区三区| 中文字幕av无码一区二区三区电影| 亚洲综合中文日韩字幕| 久久久久亚洲av成人片| 麻豆国产成人av高清在线观看| 无码精品国产午夜| 青青草手机在线观看视频在线观看| 99精品国产丝袜在线拍国语| 亚洲午夜精品久久久久久人妖| 日韩有码中文字幕第一页| 扒开美女内裤舔出白水| 最新亚洲人成网站在线观看| 日中文字幕在线| 最新日本免费一区二区三区| 国产乱人伦av在线麻豆a| 日韩人妻无码免费视频一区二区三区| 人妻被猛烈进入中文字幕| 久久免费精品日本久久中文字幕| 又大又粗欧美黑人aaaaa片| 久久久无码一区二区三区| 日韩精品有码中文字幕在线| 国产精品久久免费中文字幕| 蜜臀av 国内精品久久久| 亚洲无AV码一区二区三区| 曰日本一级二级三级人人| 亚洲国产精品久久人人爱| 精品国产免费Av无码久久久| 国产不卡av一区二区三区| 亚洲欧美牲交|