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环喉型圆锥塞式喷管的水下流动分离特性  
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【英文篇名】 Numerical Investigation of Flow Separation in an Annular Conical Aerospike Nozzle for Underwater Propulsion
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【作者】 何淼生; 覃粒子; 刘宇;
【英文作者】 HE Miao-sheng; QIN Li-zi; LIU Yu; School of Astronautics; Beijing University of Aeronautics and Astronautics;
【作者单位】 北京航空航天大学宇航学院;
【文献出处】 推进技术 , Journal of Propulsion Technology, 编辑部邮箱 2015年 01期  
期刊荣誉：中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】 数值研究; 水下推进; 多相流; 塞式喷管; 流动分离;
【英文关键词】 Numerical investigation; Underwater propulsion; Multiphase flow; Aerospike nozzle; Flow separation;
【摘要】 将塞式喷管概念扩展到水下固体火箭发动机应用领域,为了研究高背压环境下塞式喷管的水下流动分离特性,建立水下塞式喷管流动分析模型,并采用流体体积法(VOF)两相流模型对设计马赫数2.0的环喉型圆锥塞式喷管水下工作时的过膨胀流场进行了气/水耦合数值模拟,计算考虑了气体的压缩性和粘性。计算结果显示:圆锥塞式喷管在水下的过膨胀流动也存在间歇性的颈缩、胀鼓以及回击等不稳定现象;与空气环境下的工作条件不同,气/水界面表现出类似于壁面的约束作用,塞锥外流场形成的波系结构由塞锥壁面和内喷管出口下游气/水界面共同决定;水下超声速气体射流的不稳定振荡引起喷管出口背压和气/水界面的脉动,塞锥表面的分离流场随射流的振荡而变化,根据流场激波结构以及塞锥表面分离特征的不同,可以区分为5种不同的分离流动形态;塞式喷管在水下和空气环境下的分离流动振荡的驱动机理不同,水下分离流场的振荡主要受气/液两相相互作用诱导的射流振荡过程的影响,分离流场附近壁面压强振荡频率覆盖0~1000Hz范围内的较宽频带,且没有显著的特征频率。
【英文摘要】 A submerged annular conical aerospike nozzle for a design Mach number of 2.0 has been numerically studied under over-expanded condition. Particular attention has been paid to the flow separation characteristics in aerospike nozzle for underwater propulsion application. The detailed Navier- Stokes flow computations were utilized to elucidate the gas-water interactions under the framework of a Volume of fluid model. The calculation results show that,the intermittently necking/bulging or necking/back-attack ph...
【更新日期】 2015-02-16
【分类号】 O35
【正文快照】 1引言固体火箭发动机以其结构简单、快速反应能力强等突出优点,已经成为目前应用最为广泛的水下高速推进装置。但是,应用于深水推进领域时,采用扩张比恒定的锥形或钟形喷管的深水工作固体火箭发动机将面临许多新的问题,推力性能损失[1]和点火初期高背压水环境下喷管的过膨胀分?

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