RBCC发动机零速引射模态流场数值模拟

【作者】 石磊； 何国强； 秦飞； 刘佩进；

【机构】 西北工业大学燃烧、热结构与内流场重点实验室；

【摘要】 本文针对中心支板式火箭基组合循环(RBCC)发动机在地面零速引射模态下进排气系统与燃烧室匹配工作时的情况进行了数值模拟,并详细分析了其流场特征。模型发动机由中心支板式二元进气道、双凹腔的双模态燃烧室以及简单的扩张型喷管组成。主要结论:(1)引射模态下RBCC发动机流道内流动多为亚声速,火箭与进气道之间存在强烈的耦合关系,空气引射量对进气道的构型特点十分敏感,故对RBCC发动机流场特征乃至其性能进行研究时,采用进排气系统与燃烧室的一体化计算是十分必要的,也更能反应其真实工作状况。(2)对RBCC发动机在引射模态下的工作情况进行数值模拟时,网格的划分以及边界条件的选取十分重要,必须包覆进气道前以及喷管山口外的较大区域,并且选取为压力远场条件。只有这样,才能使模拟的情况尽量接近RBCC发动机的真实工作情况。(3)通常,引射模态下决定RBCC发动机引射量乃至性能的关键因素是进气道的喉部面积。然而,零速引射模态下情况却有所不同,由于唇口附近背风区内低速涡的出现,真正决定发动机引射量的最小气动面积山现在进气道入口附近处,且进入发动机的空气的流动过程也发生了相应改变。更多还原