脈沖爆震發(fā)動機噴管性能的數值模擬研究.pdf

1、尾噴管是脈沖爆震發(fā)動機(PDE)的重要部件，其作用就是將爆震室排出的高溫高壓燃氣所包含的熱能通過在尾噴管中繼續(xù)膨脹轉變?yōu)閯幽?，以便獲得盡可能大的推力，對提高發(fā)動機的推進性能起著重要的作用。脈沖爆震發(fā)動機尾噴管流動是周期性的、非定常的，存在復雜的激波、膨脹波、接觸面的相互作用。這給脈沖爆震發(fā)動機噴管的設計和分析帶來了很大的挑戰(zhàn)。本文對脈沖爆震發(fā)動機的尾噴管流場以及噴管性能進行了研究。主要做了以下工作： (1) 結合了吸氣式脈沖爆震

2、發(fā)動機的工作原理以及循環(huán)，建立帶噴管的脈沖爆震發(fā)動機簡化的性能計算模型。利用計算模型估算了單次脈沖循環(huán)的脈沖爆震發(fā)動機的性能。 (2) 通過了數值模擬的方法對接不同結構噴管的脈沖爆震發(fā)動機進行了單脈沖研究，觀察了爆震燃燒室和噴管流場的變化情況，并對不同噴管的性能進行了分析。數值模擬主要采用的是帶有限速率化學反應的二維迎風型TVD格式的CFD程序，燃料采用了完全當量比的H2/空氣混合物。研究的噴管結構包括直延伸噴管、收斂噴管、擴張

3、噴管、收斂擴張噴管和引射器的噴管。數值模擬結果表明，噴管對PDE的流場產生了顯著的影響；噴管對PDE的推進性能的提高有一定作用，每種噴管的性能并不相同。為了提高PDE的推進性能，PDE噴管應該可以減小排氣激波的強度，同時保持爆震管出口處的高背壓。 (3) 利用了CFD程序研究了無閥吸氣式多管PDE的共用噴管的流動特性和推進性能。結果表明：共用噴管對PDE流場會產生重要影響，設計合理的共用噴管對優(yōu)化多管PDE的性能和保證協(xié)調穩(wěn)定的