非轴对称斜切喷管内流场数值模拟
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将控制方程 进行贴体坐标变换后 ， 对控制方程进 分别实现对推力大小及方向的要求。文 中所研究的斜 切喷管在收缩段为非轴对称外形 ， 在扩张段采用常规 行隐式有限体积 离散有限体积法 ， 可精确地保持几何 在边界上 ， 对于几何 量的计算 ， 有限体积法 利 的轴对称外形 。如此 型面设计的喷管 ， 一方面可实现 守恒律 ； 灵活安装 ， 具有很好 的空间适应性 ， 进而可满足不 同空 用 的是 边界 面上 值 ， 因此 不 会 损 失 精 度 。 为避 免 块 矩 阵求逆 ， 将通量线性化后 ， 采用 Ｌ ． Ｓ５ ＵＳ ｌ 两步格式进 Ｇ 间安装特性要求 ； 另一方面 ， 可实 现不同的流动特性 ，
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达到不同的性能需求。 １ 引言 文中按照定常处理 ， 对某发 动机非轴对称斜切 喷 在一些固体战术导弹中 ， 由于需要把制导和控制 推力线偏 转角进行 了数值模拟 系统放在导弹的后部 ， 常采用带斜切喷管的发动机作 管 内流场流动及推力、 为推进系统； 同时 ， 斜切喷管技术在导弹 的级 间分离 、 研究 。计算结果为发动机喷管设计及工程应用提供 了 定的参考依据。 推力终止及再人突防中发挥着重要的作用。由于斜切
一
喷管通常不具有常规的几何外形 ， 因而斜切喷管设计 要 比常规喷管复杂 ， 喷管 内的流动及参数分布与常规 ２ 数 值 方 法 喷管不同。通过对喷管 内型面的设计和斜切方式的选 ２ １ 控 制方 程及 离散 ． 择， 可实现不 同的喷管性 能， 满足不 同的工程应用 需 三维非定常无量纲守恒形式的 Ｎｓ方程组为 ． 要。由于应用背景及对性能要求不同， 矢量喷管 通 过调整喷管偏转角 ， 而斜切喷管 采用不同的斜切角
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中圈分类号：４５ ．３ Ｖ ３ ２
文献标识码： Ａ
文章编号： － ９ （０７ ｏ－ ０－ １ ２ ３２０ ）６０ ２ ３ ￣ ７ ５ ０
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维普资讯
第ｊ 卷 Ｏ 第６ 期
固体火箭技术
Ｊｕ ｎ ｌ０ ｏｉ ｃ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒａ ｆ ｌ Ｒｏ ｋ ｔＴ ｃ ｎ ｌｇ Ｓ ｄ Ｖ １３ ． ｏ ７ ｏ． ０ Ｎｏ ６２ ０
非轴对称斜切 喷管 内流场数值模拟①
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徐 玮， 陈伟芳 ， 夏智勋
（ 国防科技大学航天 与材料工程学 院 ， 长沙 ４０７ ） １ ３ ０ 摘要 ： 应用有 限体积 法建 立了三 维守恒 型 ＮＳ方程纽 的数值 求解器 ． — 对某非轴对称斜切喷 管 内流场 开展 了 数值模 拟计 算， 究了 研 斜切 角度 变化 时引起的发动机推 力厦推 力线偏 转角变化 。研 究结果表 明 ， 同总压 、 在相 总温条件下 ， 管质 量流 喷 量及 发动机推 力随斜切 角增大而呈线性趋势减小 ， 力线偏转 角在斜切 角为 ０ 时最大。 推 。 关键词 ： 有限体积法 ；— 方程组 ； ＮＳ 斜切喷 管 ； 力； 推 推力线偏转 角
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将控制方程 进行贴体坐标变换后 ， 对控制方程进 分别实现对推力大小及方向的要求。文 中所研究的斜 切喷管在收缩段为非轴对称外形 ， 在扩张段采用常规 行隐式有限体积 离散有限体积法 ， 可精确地保持几何 在边界上 ， 对于几何 量的计算 ， 有限体积法 利 的轴对称外形 。如此 型面设计的喷管 ， 一方面可实现 守恒律 ； 灵活安装 ， 具有很好 的空间适应性 ， 进而可满足不 同空 用 的是 边界 面上 值 ， 因此 不 会 损 失 精 度 。 为避 免 块 矩 阵求逆 ， 将通量线性化后 ， 采用 Ｌ ． Ｓ５ ＵＳ ｌ 两步格式进 Ｇ 间安装特性要求 ； 另一方面 ， 可实 现不同的流动特性 ，
Ｋｅ ｒ ｓ ｆ ｉ ｏｕ ｔ ｏ Ｎ— ｑ ａｉｎ ｓ ａｆ ｄ ｎ ｚ ｌ ｔｒ ｓ ；ｈ ｕ ｔ ｉ ｅ ｄ ｆ ｃ ｏ ｇｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｎｔ ｖ ｌ ｍｅ ｍｅｈ ｄ； Ｓ ｅ ｕ ｔ ｓ；ｃ ｒ ｏ ｚｅ； ｕ ｔ ｔ ｒ ｓ・ ｎ ｅ ｅ ｔ ｎ ａ ｌ ｉ ｅ ｏ ｅ ｈ ｌ ｌ ｉ ｎ
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一
喷管通常不具有常规的几何外形 ， 因而斜切喷管设计 要 比常规喷管复杂 ， 喷管 内的流动及参数分布与常规 ２ 数 值 方 法 喷管不同。通过对喷管 内型面的设计和斜切方式的选 ２ １ 控 制方 程及 离散 ． 择， 可实现不 同的喷管性 能， 满足不 同的工程应用 需 三维非定常无量纲守恒形式的 Ｎｓ方程组为 ． 要。由于应用背景及对性能要求不同， 矢量喷管 通 过调整喷管偏转角 ， 而斜切喷管 采用不同的斜切角
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中圈分类号：４５ ．３ Ｖ ３ ２
文献标识码： Ａ
文章编号： － ９ （０７ ｏ－ ０－ １ ２ ３２０ ）６０ ２ ３ ￣ ７ ５ ０
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维普资讯
第ｊ 卷 Ｏ 第６ 期
固体火箭技术
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非轴对称斜切 喷管 内流场数值模拟①
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徐 玮， 陈伟芳 ， 夏智勋
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